Ccd天頂望遠鏡電控系統的製作方法
2023-07-26 01:00:56
Ccd天頂望遠鏡電控系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提出的CCD天頂望遠鏡電控系統包括遠程控制機、前沿控制機、FPGA(現場可編程門陣列)總控模塊、粗置平模塊、精置平模塊、定位模塊、CCD相機曝光控制模塊和望遠鏡本體；FPGA總控模塊採集外部傳感器的數據同時根據需要驅動DZT進行工作，具有體積小、速度快、易於修改、可實現複雜邏輯功能的優勢。本實用新型提出的DZT電控系統是以基於EDK的FPGA嵌入式開發為主，通過一個FPGA模塊和簡單的外圍接口就可以實現DZT的自動定位、自動置平、自動觀測，前沿控制機通過串口與FPGA主控模塊通訊、存儲CCD曝光的圖像信息，遠程控制機通過無線模塊對整個觀測過程進行遙控操作。
【專利說明】
CCD天頂望遠鏡電控系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電控系統，具體地是涉及設計一種用於(XD天頂望遠鏡的電控系統。
【背景技術】
[0002](XD天頂望遠鏡是天體測量儀器，為適應流動觀測的需要，電控系統要儘量小型化、高自動化、易操作，根據目前國內外的技術發展趨勢，嵌入式系統開發在電控【技術領域】已經佔據著越來越重要的地位，基於EDK開發平臺的FPGA嵌入式系統已廣泛應用，但是國外同類儀器的電控系統很複雜，因此，在國內自行研製的設備上採用嵌入式開發很有必要，使用EDK開發平臺的FPGA嵌入式系統，可以避免採用大的機箱或者機櫃增加系統體積和重量，同時結構簡單、可靠、功能多、擴充性強。採用一小塊核心板加上簡單的外圍電路就可以完成整個(XD天頂望遠鏡的控制工作，增加或者改變功能僅在EDK的開發環境下修改驅動就可，易於維護和升級開發。
實用新型內容
[0003]本實用新型解決的技術問題是利用FPGA嵌入式系統的開發技術，實現滿足高精度天體測量的CCD天頂望遠鏡流動觀測需要的電控系統。
[0004]一種用於滿足C⑶天頂望遠鏡(DZT)流動觀測需要的電控系統，遠程控制機、無線串口模塊、前沿控制機、FPGA總控模塊、粗置平模塊、精置平模塊、CCD相機曝光控制模塊和望遠鏡本體。其中粗置平模塊、精置平模塊、定位模塊和CCD相機曝光模塊分別固定在CCD天頂望遠鏡本體上，又分別與FPGA總控模塊的I / 0埠連接；FPGA總控模塊的通訊串口與前沿控制機相連接，前沿控制機通過無線串口模塊與遠程控制機通訊；CCD相機的圖像數據與前沿控制機通過USB埠連接。
[0005]所述粗置平模塊包括陀螺儀和3個直流電機，陀螺儀輸出的是望遠鏡的水平傾斜值(±1.2' )，FPGA總控模塊根據望遠鏡的傾斜值驅動3個直流電機進行粗置平；所述精置平模塊包括高精度傾斜儀、3個相對光柵傳感器、3個直流電機，FPGA總控模塊讀取高精度傾斜儀輸出的水平傾斜值(±2' )，FPGA總控模塊根據傾斜值驅動3個直流電機進行精置平，同時FPGA總控模塊讀取相對光柵的輸出值。
[0006]所述定位模塊包括絕對光柵、步進電機，FPGA總控模塊讀取絕對光柵的位置信息，確定CCD天頂望遠鏡當前的位置信息後，根據觀測需要，FPGA總控模塊驅動步進電機進行到位，與絕對光柵組成一個閉環控制系統。所述CCD相機曝光控制模塊包括GPS模塊和CCD相機模塊，FPGA總控模塊讀取GPS輸出的時間和地理位置信息，並且根據GPS輸出的秒信號輸出與秒信號同步的曝光信號，控制CCD相機曝光，同時前沿機通過USB接口下載CCD相機圖像。
[0007]本實用新型的優點是，基於FPGA的嵌入式開發的電控系統可以實現C⑶天頂望遠鏡的自動化觀測，其結構簡潔、高自動化、易維護、可調性非常強、易於升級開發。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型涉及的基於FPGA開發的(XD天頂望遠鏡電控系統整體框圖。
【具體實施方式】
[0009]本實用新型的電控系統原理如下，基於EDK開發環境的FPGA控制單元實現對系統各個模塊協調控制。根據所述的模塊中相應傳感器的信息進行分析判斷，執行相應的響應程序。
[0010]如圖1所示，(XD天頂望遠鏡(DZT)的電控系統，包括遠程控制機、無線串口模塊、前沿控制機、FPGA總控模塊、粗置平模塊、精置平模塊、CCD相機曝光模塊和望遠鏡本體。其中粗置平模塊、精置平模塊、定位模塊和CCD相機曝光模塊分別固定在CCD天頂望遠鏡本體上，又分別與FPGA總控模塊的I / 0埠連接；FPGA總控模塊的通訊串口與前沿控制機相連接，前沿控制機通過無線串口模塊與遠程控制機通訊；CCD相機的圖像數據與前沿控制機通過USB埠連接。
[0011]所述粗置平模塊包括陀螺儀和3個直流電機，陀螺儀輸出的是望遠鏡的水平傾斜值(±1.2' )，FPGA總控模塊根據望遠鏡的傾斜值驅動3個直流電機進行粗置平；所述精置平模塊包括高精度傾斜儀、3個相對光柵傳感器、3個直流電機，FPGA總控模塊讀取高精度傾斜儀輸出的水平傾斜值(±2' )，FPGA總控模塊根據傾斜值驅動3個直流電機進行精置平，同時FPGA總控模塊讀取相對光柵的輸出值。
[0012]所述定位模塊包括絕對光柵、步進電機，FPGA總控模塊讀取絕對光柵的位置信息，確定CCD天頂望遠鏡當前的位置信息後，根據觀測需要，FPGA總控模塊驅動步進電機進行到位，與絕對光柵組成一個閉環控制系統。所述CCD相機曝光控制模塊包括GPS模塊和CCD相機模塊，FPGA總控模塊讀取GPS輸出的時間和地理位置信息，並且根據GPS輸出的秒信號輸出與秒信號同步的曝光信號，控制CCD相機曝光，同時前沿機通過USB接口下載CCD相機圖像。
【權利要求】
1.一種用於滿足CCD天頂望遠鏡流動觀測需要的電控系統，包括遠程控制機、無線串口模塊、前沿控制機、FPGA總控模塊、粗置平模塊、精置平模塊、CCD相機曝光控制模塊和望遠鏡本體； 其中粗置平模塊、精置平模塊、定位模塊和CXD相機曝光模塊分別固定在CXD天頂望遠鏡本體上，又分別與FPGA總控模塊的I/O埠連接； FPGA總控模塊的通訊串口與前沿控制機相連接，前沿控制機通過無線串口模塊與遠程控制機通訊； CXD相機的圖像數據與前沿控制機通過USB埠連接。
2.如權利要求1所述的電控系統，其特徵在於，粗置平模塊包含一個陀螺儀和三個直流電機。
3.如權利要求1所述的電控系統，其特徵在於，精置平模塊包含三個相對光柵，三個直流電機和高精度傾斜儀。
4.如權利要求1所述的電控系統，其特徵在於，定位模塊包含一個絕對光柵和一個步進電機。
5.如權利要求1所述的電控系統，其特徵在於，CCD相機曝光控制模塊包含一個GPS和一個CXD相機，CXD相機的圖像信息通過USB傳輸到前沿控制機。
6.如權利要求1所述的電控系統，其特徵在於，FPGA主控模塊與前沿控制機的通訊串口為Max3232晶片。
7.如權利要求1所述的電控系統，其特徵在於遠程控制機與前沿控制機的通訊模式為無線串口模塊。
【文檔編號】H04N5/235GK204086992SQ201420121803
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年3月19日 優先權日:2014年3月19日
【發明者】王博, 田立麗, 王政, 韓延本, 王紅旗, 尹志強, 劉衛東, 喬琪源 申請人:中國科學院國家天文臺