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一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及提供一種利用霍爾傳感器輸出的方波信號作為輸入檢測信號，對陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速做出及時調(diào)整，保證陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速恒定的高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路，它包括輸入電源、輸入檢測信號，還包括前級比較器、觸發(fā)器、濾波整形電路、后級比較器、輸出電路，前級比較器輸入端接輸入電源和輸入檢測信號，前級比較器輸出端接觸發(fā)器輸入端，觸發(fā)器輸出端接濾波整形電路輸入端，濾波整形電路輸出端接后級比較器輸入端，后級比較器輸出端接輸出電路輸入端，后級比較器的輸出端輸出，本發(fā)明監(jiān)測電路最終輸出的反饋信號通過提供給系統(tǒng)的陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制電路，使其對陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速做出及時調(diào)整，保證陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速恒定。
【專利說明】一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陀螺馬達(dá)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空領(lǐng)域，隨著高精度陀螺的廣泛應(yīng)用，不僅對陀螺馬達(dá)控制精度要求越來越 高，而且對陀螺馬達(dá)工作的穩(wěn)定性也越來越重視，而保持陀螺馬達(dá)恒定的轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)的穩(wěn) 定性有著重要的影響，因此對于陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速的實時監(jiān)測是十分必要的。
[0003]對于陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速測量方法很多，基于霍爾傳感器的測量系統(tǒng)是轉(zhuǎn)速測量常用方 法之一，直接通過霍爾傳感器輸出的方波信號測量陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速，在轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，不能 實時監(jiān)測，對陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速不能做出及時調(diào)整；而且常規(guī)的監(jiān)測電路采用的集成電路一般 多為塑封產(chǎn)品，電阻、電容、集成電路多為貼裝元器件，使整個體積較大；監(jiān)測的準(zhǔn)確性受到 電容、電阻自身溫漂的限制，在寬工作溫度范圍內(nèi)(-55 °C?125 °C )精度較低，在某些特殊 場合下，這種常規(guī)定時電路根本無法滿足用戶的使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，提供一種利用霍爾傳感器輸出的方波信號 作為輸入檢測信號，對陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速做出及時調(diào)整，保證陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速恒定的高精度陀螺 馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路。
[0005]為此本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路，包括輸入電 源、輸入檢測信號，還包括前級比較器、觸發(fā)器、濾波整形電路、后級比較器、輸出電路，所述 前級比較器輸入端接輸入電源和輸入檢測信號，所述輸入電源通過前級比較器產(chǎn)生與輸入 檢測信號同頻率的脈沖觸發(fā)信號；所述前級比較器輸出端接觸發(fā)器輸入端，所述觸發(fā)器將 脈沖觸發(fā)信號產(chǎn)生固定頻率方波信號，并隨著脈沖觸發(fā)信號頻率的變化，輸出不同占空比 的矩形波信號；所述觸發(fā)器輸出端接濾波整形電路輸入端，所述濾波整形電路將觸發(fā)器輸 出的不同占空比的矩形波信號，變成直流電壓信號；所述濾波整形電路輸出端接后級比較 器輸入端，所述后級比較器將濾波整形電路產(chǎn)生的直流電壓信號進(jìn)行比較后輸出；所述后 級比較器輸出端接輸出電路輸入端，所述后級比較器的輸出通過輸出電路產(chǎn)生高電平或低 電平的反饋號。
[0006]進(jìn)一步地，所述前級比較器包括第一集成電路、第二集成電路、第一二極管、第 二二極管，所述第一集成電路的I腳通過串聯(lián)第一電容、第三電阻與第二集成電路的3腳連 接，所述第一集成電路的2腳通過第一電阻連接輸入檢測信號，所述第一集成電路的3腳通 過第二電阻與輸入電源連接并通過第二電阻接地，所述第一二極管一端與第一集成電路的 2腳連接，所述第一二極管另一端接地，所述第二集成電路的2腳、4腳接地，所述第二集成 電路的8腳連接輸入電源，所述第二集成電路的3腳通過第四電阻連接輸入電源，所述第二 集成電路的I腳通過串聯(lián)第五電阻連接輸入電源并與觸發(fā)器連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述觸發(fā)器由第三集成電路、第六電阻、第二電容構(gòu)成，所述第三集成電路的2腳和前級比較器連接，所述第三集成電路的5腳和第二電容串聯(lián)后接地，所述第三 集成電路的I腳接地，所述第三集成電路的4腳、8腳與輸入電源連接，所述第三集成電路的 6腳、7腳通過第六電阻與輸入電源連接，所述第三集成電路的6腳通過第八電容接地，所述 第三集成電路的4腳和8腳與輸入電源連接，所述第三集成電路的3腳為輸出連接濾波整 形電路。
[0008]進(jìn)一步地，所述濾波整形電路包括第一集成電路的5腳、6腳、7腳，所述第一集成 電路的5腳連接第九電阻的一端和第五電容的一端，所述第九電阻的另一端連接第八電阻 的一端和第四電容的一端，所述第五電容另一端接地，所述第八電阻的另一端通過第七電 阻與觸發(fā)器連接，所述第四電容的另一端與第一集成電路的6腳和7腳連接，所述第一集成 電路的7腳通過第十電阻與后級比較器連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述后級比較器包括第二集成電路的5腳、6腳、7腳，第十一電阻、第 十二電阻、第十四電阻、第六電容；所述第六電容的一端接第二集成電路的6腳，所述第六 電容另一端接第二集成電路的5腳；所述第二集成電路的6腳與濾波整形電路連接；所述 第十一電阻一端接地，所述第十一電阻另一端接第二集成電路的5腳；所述第十二電阻一 端接輸入電源，所述第十二電阻另一端接第二集成電路的7腳；所述第十四電阻一端接輸 入電源，所述第十四電阻另一端接第二集成電路的5腳，所述第二集成電路的7腳連接輸出 電路。
[0010]進(jìn)一步地，所述輸出電路包括第一三極管、第七電容、第十五電阻，所述第一三極 管的基極連接后級比較器連接，所述一三極管的集電極接輸出端通過第十五電阻連接輸入 電源，所述一三極管的發(fā)射極接地，所述第七電容的一端接地，所述第七電容的另一端與輸 入電源連接。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明監(jiān)測電路最終輸出的反饋信號通過提供給系統(tǒng)的陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制電路，使 其對陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速做出及時調(diào)整，保證陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速恒定。
[0012]2、與傳統(tǒng)的陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速檢測電路相比，本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，所涉及的元器件 少，得到的信號穩(wěn)定可靠，精度高，電路性能好，可靠性高，易于大批量生產(chǎn)，價格低廉，可廣 泛應(yīng)用于民用、工業(yè)以及軍工領(lǐng)域。
[0013]3、電路采用厚膜絲網(wǎng)印刷工藝，保證了電路精度高、工作溫度范圍寬、抗干擾能力 強(qiáng)，在轉(zhuǎn)速監(jiān)測過程中滿足快速性和準(zhǔn)確性要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明原理框圖；
圖2是本發(fā)明電路圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]如圖1所示，一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路，包括+15V輸入電源VCC、輸入檢 測信號6，還包括前級比較器1、觸發(fā)器2、濾波整形電路3、后級比較器4、輸出電路5，前級 比較器I輸入端接輸入電源VCC和輸入檢測信號6，輸入電源VCC通過前級比較器I產(chǎn)生與輸入檢測信號6同頻率的脈沖觸發(fā)信號；前級比較器I輸出端接觸發(fā)器2輸入端，觸發(fā)器 2將脈沖觸發(fā)信號產(chǎn)生固定頻率方波信號，并隨著脈沖觸發(fā)信號頻率的變化，輸出不同占空比的矩形波信號；觸發(fā)器2輸出端接濾波整形電路3輸入端，濾波整形電路3將觸發(fā)器2輸出的不同占空比的矩形波信號，變成直流電壓信號；濾波整形電路3輸出端接后級比較器4 輸入端，后級比較器4將濾波整形電路3產(chǎn)生的直流電壓信號與參考電位電壓比較后輸出， 該參考電位電壓大小等于陀螺馬達(dá)按要求的恒定轉(zhuǎn)速工作時，最后通過該監(jiān)測電路濾波整形電路3產(chǎn)生的對應(yīng)的直流電壓值；后級比較器4輸出端接輸出電路5輸入端，后級比較器 4的輸出通過輸出電路5產(chǎn)生高電平或低電平的反饋信號。
[0017]如圖2所示，前級比較器I包括第一集成電路N1、第二集成電路N2、第一二極管 V1、第二二極管V2，第一集成電路NI的I腳通過串聯(lián)第一電容Cl、第三電阻R3與第二集成電路N2的3腳連接，第一集成電路NI的2腳通過第一電阻Rl連接輸入檢測信號6，第一集成電路NI的3腳通過第二電阻R2與輸入電源VCC連接并通過第二電阻R13接地，第一二極管Vl 一端與第一集成電路NI的2腳連接，第一二極管Vl另一端接地，第二集成電路N2 的2腳、4腳接地，第二集成電路N2的8腳連接輸入電源VCC，第二集成電路N2的3腳通過第四電阻R4連接輸入電源VCC，第二集成電路N2的I腳通過串聯(lián)第五電阻R5連接輸入電源VCC并與觸發(fā)器2連接。
[0018]觸發(fā)器2由第三集成電路N3、第六電阻R6、第二電容C2構(gòu)成，第三集成電路N3的 2腳和前級比較器I連接，第三集成電路N3的5腳和第二電容C2串聯(lián)后接地，第三集成電路N3的I腳接地，第三集成電路N3的4腳、8腳與輸入電源VCC連接，第三集成電路N3的 6腳、7腳通過第六電阻R 6與輸入電源VCC連接，第三集成電路N3的6腳通過第八電容R8 接地，第三集成電路N3的4腳和8腳與輸入電源VCC連接，第三集成電路N3的3腳為輸出連接濾波整形電路3。
[0019]濾波整形電路3包括第一集成電路NI的5腳、6腳、7腳，第一集成電路NI的5腳連接第九電阻R9的一端和第五電容C5的一端，第九電阻R9的另一端連接第八電阻R8的一端和第四電容C4的一端，第五電容C5另一端接地，第八電阻R8的另一端通過第七電阻 R7與觸發(fā)器2連接，第四電容C4的另一端與第一集成電路NI的6腳和7腳連接，第一集成電路NI的7腳通過第十電阻RlO與后級比較器4連接。
[0020]后級比較器4包括第二集成電路N2的5腳、6腳、7腳，第十一電阻Rl1、第十二電阻R12、第十四電阻R14、第六電容C6 ;第六電容C6的一端接第二集成電路N2的6腳，第六電容C6另一端接第二集成電路吧的5腳；第二集成電路的6腳與濾波整形電路3連接；第十一電阻Rll —端接地，第十一電阻Rll另一端接第二集成電路N2的5腳；第十二電阻R12 一端接輸入電源VCC，第十二電阻R12另一端接第二集成電路N2的7腳；第十四電阻R14 — 端接輸入電源VCC，第十四電阻R14另一端接第二集成電路N2的5腳，第二集成電路N2的 7腳連接輸出電路5。
[0021]輸出電路5包括第一三極管Q1、第七電容C7、第十五電阻R15,第一三極管Ql的基極連接后級比較器4連接，一三極管Ql的集電極接輸出端OUT并通過第十五電阻R15連接輸入電源VCC，一三極管Ql的發(fā)射極接地，第七電容C7的一端接地，第七電容C7的另一端與輸入電源VCC連接。
[0022]本發(fā)明將霍爾傳感器輸出的方波信號作為輸入檢測信號6，在輸入檢測信號6頻率值發(fā)生較小變化的情況下，能夠迅速準(zhǔn)確地判斷出該輸入檢測信號6的頻率是大于還是小于固定的頻率值，該固定頻率值為陀螺馬達(dá)按要求的固定轉(zhuǎn)速工作時，霍爾傳感器輸出的對應(yīng)方波脈沖信號頻率值，并輸出對應(yīng)的反饋信號對陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速實時監(jiān)測，該監(jiān)測電路最終輸出的反饋信號通過提供給系統(tǒng)的陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制電路，使其對陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速做出及時調(diào)整，保證陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速恒定。
[0023]本發(fā)明產(chǎn)品外殼選用由外引腳、殼體和蓋板構(gòu)成的雙列直插全密封金屬結(jié)構(gòu)，其中:外引腳鍍金、殼體鍍鎳，采用平行縫焊密封，并在殼內(nèi)充氮氣保護(hù)，內(nèi)部貼片元件包括裸芯片和其他片式元件，內(nèi)部裸芯片采用金絲球焊鍵合，瓷片為Al2O3陶瓷基板、導(dǎo)帶和電阻采用厚膜絲網(wǎng)印刷工藝。 [0024]本發(fā)明元件器件的選擇，第一集成電路NI為運(yùn)算放大器，其型號為LM158 ;第二集成電路N2為運(yùn)算放大器，其型號為LM193 ;第三集成電路N3時基電路，其型號為ICM7555，第一三極管Q1，型號為3DK4D ;第一二極管V1、第二二極管V2型號為1N4148 ;所有電容均為貼片電容，第二電容C2的容值為0.1 μ F，第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第七電容C7的容值均為10 μ F，第六電容C6的容值為I μ F，第八電容C8的容值為0.015 μ F，第一電容Cl的容值為4700pF，所有電容的精度≤15%;第一電阻R1、第十電阻RlO為5.1k Ω，第二電阻R2、第七電阻R7為30kQ，第三電阻R3為620Ω，第四電阻、第六電阻R6為IOOk Ω，第五電阻R5、第十一電阻Rll為IOkQ，第八電阻R8、第九電阻R9、第十二電阻R12、第十五電阻R15為15kQ，第十三電阻R13為200Ω，第十四電阻R14為4.5 kQ,所有電阻均為印刷電阻，精度< 1%。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路，包括輸入電源、輸入檢測信號，其特征在于:還包括前級比較器(I)、觸發(fā)器(2)、濾波整形電路(3)、后級比較器(4)、輸出電路(5)，所述前級比較器(I)輸入端接輸入電源(VCC)和輸入檢測信號(6 )，所述輸入電源(VCC)通過前級比較器(I)產(chǎn)生與輸入檢測信號(6)同頻率的脈沖觸發(fā)信號；所述前級比較器(I)輸出端接觸發(fā)器(2)輸入端，所述觸發(fā)器(2)將脈沖觸發(fā)信號產(chǎn)生固定頻率方波信號，并隨著脈沖觸發(fā)信號頻率的變化，輸出不同占空比的矩形波信號；所述觸發(fā)器(2)輸出端接濾波整形電路(3)輸入端，所述濾波整形電路(3)將觸發(fā)器(2)輸出的不同占空比的矩形波信號，變成直流電壓信號；所述濾波整形電路(3)輸出端接后級比較器(4)輸入端，所述后級比較器(4)將濾波整形電路(3)產(chǎn)生的直流電壓信號進(jìn)行比較后輸出；所述后級比較器(4)輸出端接輸出電路(5)輸入端，所述后級比較器(4)的輸出通過輸出電路(5)產(chǎn)生高電平或低電平的反饋信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路，其特征在于:所述前級比較器(I)包括第一集成電路(NI)、第二集成電路(N2)、第一二極管(VI)、第二二極管 (V2)，所述第一集成電路(NI)的I腳通過串聯(lián)第一電容(Cl)、第三電阻(R3)與第二集成電路(N2)的3腳連接，所述第一集成電路(NI)的2腳通過第一電阻(Rl)連接輸入檢測信號(6)，所述第一集成電路(NI)的3腳通過第二電阻(R2)與輸入電源(VCC)連接并通過第二電阻(R13)接地，所述第一二極管(Vl)—端與第一集成電路(NI)的2腳連接，所述第一二極管(Vl)另一端接地，所述第二集成電路(N2)的2腳、4腳接地，所述第二集成電路(N2)的 8腳連接輸入電源(VCC )，所述第二集成電路(N2 )的3腳通過第四電阻(R4 )連接輸入電源 (VCC)，所述第二集成電路(N2)的I腳通過串聯(lián)第五電阻(R5)連接輸入電源(VCC)并與觸發(fā)器(2)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路，其特征在于:所述觸發(fā)器(2)由第三集成電路(N3)、第六電 阻(R6)、第二電容(C2)構(gòu)成，所述第三集成電路(N3)的 2腳和前級比較器(I)連接，所述第三集成電路(N3)的5腳和第二電容(C2)串聯(lián)后接地， 所述第三集成電路(N3)的I腳接地，所述第三集成電路(N3)的4腳、8腳與輸入電源(VCC) 連接，所述第三集成電路(N3)的6腳、7腳通過第六電阻(R 6)與輸入電源(VCC)連接，所述第三集成電路(N3)的6腳通過第八電容(R8)接地，所述第三集成電路(N3)的4腳和8 腳與輸入電源(VCC)連接，所述第三集成電路(N3)的3腳為輸出連接濾波整形電路(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路，其特征在于:所述濾波整形電路(3)包括第一集成電路(NI)的5腳、6腳、7腳，所述第一集成電路(NI)的5腳連接第九電阻(R9)的一端和第五電容(C5)的一端，所述第九電阻(R9)的另一端連接第八電阻(R8)的一端和第四電容(C4)的一端，所述第五電容(C5)另一端接地，所述第八電阻(R8) 的另一端通過第七電阻(R7)與觸發(fā)器(2)連接，所述第四電容(C4)的另一端與第一集成電路(NI)的6腳和7腳連接，所述第一集成電路(NI)的7腳通過第十電阻(RlO)與后級比較器(4)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路，其特征在于:所述后級比較器(4)包括第二集成電路(N2)的5腳、6腳、7腳，第十一電阻(R11)、第十二電阻(R12)、 第十四電阻(R14)、第六電容(C6);所述第六電容(C6)的一端接第二集成電路(N2)的6腳， 所述第六電容(C6)另一端接第二集成電路(N2)的5腳；所述第二集成電路(N2)的6腳與濾波整形電路(3)連接；所述第十一電阻(Rll) —端接地，所述第十一電阻(Rll)另一端接第二集成電路(N2)的5腳；所述第十二電阻(R12) —端接輸入電源(VCC)，所述第十二電阻 (R12)另一端接第二集成電路(N2)的7腳；所述第十四電阻(R14) —端接輸入電源(VCC)， 所述第十四電阻(R14)另一端接第二集成電路(N2)的5腳，所述第二集成電路(N2)的7腳連接輸出電路(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)速監(jiān)測電路，其特征在于:所述輸出電路(5)包括第一三極管(Q1)、第七電容(C7)、第十五電阻(R15)，所述第一三極管(Ql)的基極連接后級比較器(4)連接，所述一三極管(Ql)的集電極接輸出端(OUT)并通過第十五電阻(R15)連接輸入電源(VCC)，所述一三極管(Ql)的發(fā)射極接地，所述第七電容(C7)的一端接地，所述第七電容(C7)的另一端與輸入電源(VCC)連接。
【文檔編號】G01P3/481GK103592456SQ201310579806
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】同軍軍, 雒建波 申請人:天水華天微電子股份有限公司