[发明专利]一种电控云台

说明书

技术领域：

本发明属于传感器与仪器仪表领域，特别涉及一种承载监测或显示仪器用的电控云台。

背景技术：

云台是一种承载监测或显示仪器并带动其转动的常用部件，它经常可以安装各种显示器、照相机、摄象机、监测仪器、瞄准定位仪器、发射装置、激光光源等，并且带动它们产生平面与俯仰转动，可以使观测者得到动态观测图像。

目前市场上常规云台只能提供预先设计给定的单一转速平面转动与俯仰转动。其转动角度区域仅靠换向机械碰撞开关或接近开关产生换向控制信号，使云台内控制电机变换转动方向，实现持续往复的转动。常规云台只是被动变换转动方向，不能提供与转动位置相对应的位置输出电信号，不能根据观测者的要求改变转动区域和转动速率，不能满足动态跟踪被监测对象的目的，其应用领域受到限制。

可控云台现在也有采用步进电机作为转动驱动电机。步进电机依靠外围控制电路给出脉冲，依据步进电机内部步距角的整数倍产生转动。由于步进电机的步距角一般比较大，虽然可以实现间歇停顿、频繁变换正转、反转、定位等动作，但测量和控制精度不高。由于采用脉冲电流驱动，需要专用电路与单片机编程控制，在低速转速时，容易引起电机的抖动，在驱动大负载的时候，容易产生丢步现象，导致旋转位置不精确，长时间的使用导致误差的累计，为消除误差只能采用断电重新开机复位的手段来恢复初始位置与精度，长期工作的稳定性及操作起来既繁琐又不准确。

磁敏传感器是传感器技术领域中具有独特属性，应用领域十分广泛的重要分支，其主要特点是触发磁场与磁敏感元件非接触信号感应，具有无触点、无磨损、无电噪声、高灵敏度，高分辨率，高可靠性、高重复性、传感器使用寿命长，电性能稳定可靠、易于实现集成化与智能化、频率响应快，反应迅速准确、利用磁敏感元件开发的传感器结构简单轻巧、可适用于水、油、汽、粉尘、高低温、振动、冲击等多种工业恶劣环境，各主要制造工艺易于标准化控制、性能价格比优异的特点，特别适用于户外使用电控云台的环境特点，满足大量使用高精度显示与可控，同时具有成本低化特征云台的市场需求。

发明内容

本发明目的是通过在普通云台的平面转动与俯仰角转动的机械结构中，安装高精度磁敏无触点360°角度传感器，实现云台发生平面和俯仰转动时，给出与转动角度对应的模拟量与数字量电信号输出。通过上位计算机和电路控制，实现对云台转动区域、转动速度、定位检测的功能。

一种电控云台，其特征在于是在普通云台的基本结构基础上，通过在普通云台的平面转动与俯仰角转动的机械结构中，安装了特定信号触发磁场与高精度磁敏无触点角度传感器，使云台实现水平方向和俯仰方向发生转动时，可以得到与转动角度对应的电信号输出。通过微处理器(Micro-computer)与控制电路的处理，可以实现对云台转动区域、转动速度、精确定位的监测与控制。电控云台由固定部分、水平旋转部分和俯仰角旋转三部分构成，包括云台底座1、云台旋转下端盖2、俯仰电机轴端齿轮3、蜗杆轴端齿轮4、俯仰驱动电机5、云台旋转上端盖6、云台不转动中心轴7、蜗杆轴8、涡轮9、涡轮轴10、承载台11、水平加长轴12、上部支架13、磁场14、俯仰角传感器15、俯仰角传感器引线16、专用总成信号处理电路板17、平面转动角度传感器18、平面转动驱动电机19、云台不转动中心轴端齿轮20、平面转动驱动电机轴端齿轮21、平面转动驱动电机主动齿轮22、云台不转动中心轴被动齿轮23。固定部分云台底座1是承载云台转动的基座。水平旋转部分由固定于云台旋转下端盖2上的电机19驱动，电机轴端固定的齿轮22与云台不转动的中心轴7轴端固定的齿轮23咬合，当电机接通电源产生转动，驱动齿轮22围绕齿轮23产生平面转动。平面转动角度传感器18轴端与云台不转动的中心轴7轴端附加安装一副齿数比1∶1、齿数为4～5000个齿的完全相同的同步齿轮20、21。云台的俯仰角是由电机驱动蜗轮蜗杆系统来实现的，俯仰角驱动电机5带动俯仰电机轴端齿轮3、蜗杆轴端齿轮4转动，蜗杆轴端齿轮4固定在蜗杆轴8一端，并驱动蜗杆轴8与蜗轮9转动，承载台11固定于蜗轮轴10两端。将承载台11一端中心部分挖空，将一根水平加长轴12与蜗轮轴10一端固定，在水平加长轴12的轴端，安装一个特定的磁场14。由于磁敏传感器非接触的特点，可以将磁敏集成角度俯仰角传感器15同心的固定在云台旋转上端盖6的上部支架13上，与专用磁场间隔选定在0.1～20mm的距离之间的某个确定的位置。