陀螺儀數(shù)字可調(diào)式測試電源方案設(shè)計
陀螺電機是慣性器件陀螺儀的主要構(gòu)成部分,而陀螺儀是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心元件,廣泛運用于艦船導(dǎo)航和各種武器系統(tǒng)中。陀螺電機的性能好壞,將直接影響陀螺儀的性能以及整個慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度,因此,對于陀螺電機供電電源的設(shè)計顯得十分重要,其電壓、頻率穩(wěn)定度等都直接影響電機的工作精度。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/275199.htm為了模擬實際裝備中陀螺電機升壓啟動、降壓工作的啟動方式,以及在不同電源頻率和電壓下對陀螺電機的工作性能進行測試分析,本文在普通三相方波電源的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種陀螺電機專用數(shù)字可調(diào)式測試電源,并通過測試實驗進行了實用性及可靠性驗證。
1主要技術(shù)指標(biāo)
1)輸入電源:交流220 V±20%,50 Hz;
2)輸出電源:三相方波,0~120 V可調(diào)(電壓);1 KHz/500 Hz(頻率);頻率穩(wěn)定度小于0.1 Hz相位差為120°±0.5°。
2方案設(shè)計
圖l為三相方波電源電路原理圖。其中,220 V/50Hz交流電為該電源提供能量,通過AC/DC變換,輸出最高達200V的直流電平;16位并行信號是來自于計算機產(chǎn)生的控制信號,為AC/DC變換提供參考電壓,控制輸出直流電壓大小。電路的頻率是通過溫補晶振產(chǎn)生3.84 MHz的信號,將此頻率信號先后分別進行分頻、分相、驅(qū)動,以控制開關(guān)功率器件的導(dǎo)通和關(guān)斷。該電源最終輸出的信號是三相1 kHz/500 Hz、電壓幅值在0~150 V內(nèi)線性可調(diào)的方波信號。
圖1 三相方波電源電路原理圖
3電路設(shè)計
1)AC/DC變換AC/DC變換器采用FDPS開關(guān)電源。該開關(guān)電源基本工作原理及基本電路框圖如圖2所示。
圖2 開關(guān)電源基本原理及電路框圖
對于圖2(a)中的單極性矩形脈沖,其直流電壓平均值取決于矩形脈沖的寬度,脈沖越寬,其直流電壓平均值也越高。其中
。當(dāng)Um和T均不變時,輸出直流電壓平均值與矩形脈沖寬度成正比。因此,通過調(diào)節(jié)PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)輸出直流電壓的大小。
圖2(b)所示開關(guān)電源基本電路框圖就是基于此原理,通過0~5 V直流電壓信號調(diào)整PWM波脈沖寬度的大小,進而調(diào)節(jié)開關(guān)電源輸出直流電壓的大小。
在該三相方波電源中,所采用的開關(guān)電源有2個輸入,1個輸出。一個輸入為220 V/50 Hz交流電;另一個輸入為0~5 V的直流電壓信號,其作用是調(diào)節(jié)PWM脈沖寬度,從而進一步調(diào)節(jié)開關(guān)電源的輸出直流電壓。
2)晶振選擇該電源采用3.84 MHz的高精度溫度補償石英晶體振蕩器,其技術(shù)指標(biāo)如表1所示,各技術(shù)指標(biāo)滿足該電源對頻率信號的要求。
3)分頻、分相電路分頻電路采用雙4位可編程計數(shù)器MCl4569及12狀態(tài)二進制計數(shù)器MCl4040的組合電路實現(xiàn);分相電路采用環(huán)形脈沖分配器CH250B,如圖3所示。
圖3 分頻分相電路圖
通過設(shè)定雙4位可編程計數(shù)器MCl4569的P7~PO引腳,將晶振輸出的3.84MHz頻率信號分頻20倍,輸出192 kHz脈沖頻率信號,該信號占空比為5%.將192 kHz脈沖頻率信號通過12狀態(tài)二進制計數(shù)器MCl4040,在Q5引腳輸出占空比為50%的6 kHz頻率信號,在Q6引腳輸出占空比為50%的3 kHz在頻率信號。通過2選1開關(guān),在6 kHz和3 kHz選擇一種頻率信號,并將所選擇的信號連接至環(huán)形脈沖分配器CH250B.設(shè)置CH250B為單6拍工作方式,在其A、B、C3個引腳上輸出3路1 kHz或500Hz頻率信號,該信號占空比為50%,兩兩之間的相位差為120°。通過該電路輸出的三相頻率信號,頻率穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、相位精確,滿足電源對頻率信號的要求。
4)驅(qū)動電路三相驅(qū)動電路由三極管電路和電流互感器電路2部分組成,其中一相信號的驅(qū)動電路如圖4所示。
圖4 驅(qū)動電路圖
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