一種高精度陀螺馬達轉速監測電路的制作方法
【專利摘要】本發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，對陀螺馬達轉速做出及時調整，保證陀螺馬達轉速恒定的高精度陀螺馬達轉速監測電路，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器輸入端，觸發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，本發明監測電路最終輸出的反饋信號通過提供給系統的陀螺馬達轉速控制電路，使其對陀螺馬達轉速做出及時調整，保證陀螺馬達轉速恒定。
【專利說明】一種高精度陀螺馬達轉速監測電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及陀螺馬達領域，具體涉及一種高精度陀螺馬達轉速監測電路。
【背景技術】
[0002]在航空領域，隨著高精度陀螺的廣泛應用，不僅對陀螺馬達控制精度要求越來越 高，而且對陀螺馬達工作的穩定性也越來越重視，而保持陀螺馬達恒定的轉速對系統的穩 定性有著重要的影響，因此對于陀螺馬達轉速的實時監測是十分必要的。
[0003]對于陀螺馬達轉速測量方法很多，基于霍爾傳感器的測量系統是轉速測量常用方 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轉速，在轉速發生變化時，不能 實時監測，對陀螺馬達轉速不能做出及時調整；而且常規的監測電路采用的集成電路一般 多為塑封產品，電阻、電容、集成電路多為貼裝元器件，使整個體積較大；監測的準確性受到 電容、電阻自身溫漂的限制，在寬工作溫度范圍內(-55 °C?125 °C )精度較低，在某些特殊 場合下，這種常規定時電路根本無法滿足用戶的使用要求。
【發明內容】
[0004]本發明以解決現有技術中存在的缺點，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，對陀螺馬達轉速做出及時調整，保證陀螺馬達轉速恒定的高精度陀螺 馬達轉速監測電路。
[0005]為此本發明采用如下技術方案:一種高精度陀螺馬達轉速監測電路，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生與輸入 檢測信號同頻率的脈沖觸發信號；所述前級比較器輸出端接觸發器輸入端，所述觸發器將 脈沖觸發信號產生固定頻率方波信號，并隨著脈沖觸發信號頻率的變化，輸出不同占空比 的矩形波信號；所述觸發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生的直流電壓信號進行比較后輸出；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生高電平或低 電平的反饋號。
[0006]進一步地，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腳通過串聯第五電阻連接輸入電源并與觸發器連接。
[0007]進一步地，所述觸發器由第三集成電路、第六電阻、第二電容構成，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]本發明的有益效果是:
1、本發明監測電路最終輸出的反饋信號通過提供給系統的陀螺馬達轉速控制電路，使 其對陀螺馬達轉速做出及時調整，保證陀螺馬達轉速恒定。
[0012]2、與傳統的陀螺馬達轉速檢測電路相比，本發明電路結構簡單，所涉及的元器件 少，得到的信號穩定可靠，精度高，電路性能好，可靠性高，易于大批量生產，價格低廉，可廣 泛應用于民用、工業以及軍工領域。
[0013]3、電路采用厚膜絲網印刷工藝，保證了電路精度高、工作溫度范圍寬、抗干擾能力 強，在轉速監測過程中滿足快速性和準確性要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明原理框圖；
圖2是本發明電路圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0016]如圖1所示，一種高精度陀螺馬達轉速監測電路，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產生與輸入檢測信號6同頻率的脈沖觸發信號；前級比較器I輸出端接觸發器2輸入端，觸發器 2將脈沖觸發信號產生固定頻率方波信號，并隨著脈沖觸發信號頻率的變化，輸出不同占空比的矩形波信號；觸發器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按要求的恒定轉速工作時，最后通過該監測電路濾波整形電路3產生的對應的直流電壓值；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腳通過串聯第五電阻R5連接輸入電源VCC并與觸發器2連接。
[0018]觸發器2由第三集成電路N3、第六電阻R6、第二電容C2構成，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頻率值發生較小變化的情況下，能夠迅速準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按要求的固定轉速工作時，霍爾傳感器輸出的對應方波脈沖信號頻率值，并輸出對應的反饋信號對陀螺馬達轉速實時監測，該監測電路最終輸出的反饋信號通過提供給系統的陀螺馬達轉速控制電路，使其對陀螺馬達轉速做出及時調整，保證陀螺馬達轉速恒定。
[0023]本發明產品外殼選用由外引腳、殼體和蓋板構成的雙列直插全密封金屬結構，其中:外引腳鍍金、殼體鍍鎳，采用平行縫焊密封，并在殼內充氮氣保護，內部貼片元件包括裸芯片和其他片式元件，內部裸芯片采用金絲球焊鍵合，瓷片為Al2O3陶瓷基板、導帶和電阻采用厚膜絲網印刷工藝。 [0024]本發明元件器件的選擇，第一集成電路NI為運算放大器，其型號為LM158 ;第二集成電路N2為運算放大器，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%。
【權利要求】
1.一種高精度陀螺馬達轉速監測電路，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)產生與輸入檢測信號(6)同頻率的脈沖觸發信號；所述前級比較器(I)輸出端接觸發器(2)輸入端，所述觸發器(2)將脈沖觸發信號產生固定頻率方波信號，并隨著脈沖觸發信號頻率的變化，輸出不同占空比的矩形波信號；所述觸發器(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)產生的直流電壓信號進行比較后輸出；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)產生高電平或低電平的反饋信號。
2.根據權利要求1所述的一種高精度陀螺馬達轉速監測電路，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腳通過串聯第五電阻(R5)連接輸入電源(VCC)并與觸發器(2)連接。
3.根據權利要求1所述的一種高精度陀螺馬達轉速監測電路，其特征在于:所述觸發器(2)由第三集成電路(N3)、第六電 阻(R6)、第二電容(C2)構成，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.根據權利要求1所述的一種高精度陀螺馬達轉速監測電路，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.根據權利要求1所述的一種高精度陀螺馬達轉速監測電路，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.根據權利要求1所述的一種高精度陀螺馬達轉速監測電路，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 優先權日:2013年11月19日
【發明者】同軍軍, 雒建波 申請人:天水華天微電子股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
