[发明专利]基于电子罗盘的水下云台伺服系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于电子罗盘的自动对准设备，具体是基于电子罗盘的水下云台伺服系统。

背景技术

现有的普通云台控制系统可以对水平承载物进行水平和俯仰角度调整，但响应时间慢、自动化水平低，在系统位置发生偏移时，不能实现有效地、快速地再次锁定目标，特别是在进行海水中激光特性研究的实验时，实验者并不方便直接进入水中进行激光器的调整。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种基于电子罗盘的水下云台伺服系统。这种系统采用旋转编码器作为人机交互器件，并且采用液晶显示器显示操作进程、操作模式以及罗盘的实时数据。

实现本发明目的的技术方案是：

本发明基于电子罗盘的水下云台伺服系统，包括电子罗盘、云台、壳体和安装在壳体内的电路板和外部接口，与现有技术不同的是：本伺服系统由随动端和控制端组成，随动端由电子罗盘、单片机、电子云台组成，电子罗盘通过电平转换电路与单片机连接，单片机通过可控硅电机驱动电路与电子云台连接；控制端由旋转编码器、单片机和液晶显示屏组成，旋转编码器通过控制电路与单片机连接，单片机与液晶屏通过导线连接，控制端和随动端的单片机通过RS485信道连接。

控制端把旋转编码器的指令传送到随动端的电子云台，使云台完成相应的动作。

随动端将电子罗盘的方位信号传递给控制端，按照相应的规则解码，在液晶显示屏上显示。

若要控制云台转动，首先转动旋转编码器，按键旋钮是用户与把信息传递给系统最直接的器件，带轻触的旋转编码器可以最简单直接的方式为用户提供信息录入与菜单选择。同样，通过MAX3485电平转换并送到信道上传输，随动端再次经过电平转换送给STM32单片机解码，控制云台转动。由于云台的工作电压是AC220V，所以为了能让单片机直接控制电机的运转，采用可控硅来达到直流低压控制交流市电。在系统中，采用可控硅器件BTA16 600E作为电机控制器，并结合光耦器件MOC3022一起使用避免市电部分对单片机的影响。

本发明的优点是：

（1）选用STM32F103C8T6为控制端和随动端的主控单片机，它是基于嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核32位单片机，最高时钟频率可达72MHz，而且具有丰富的外设接口，方便扩展其他功能，像这样一块高性能的单片机仅为13.5元左右，使得本系统具有高效率，低功耗，低成本的优点。

（2）在系统中，采用MAX3485， 完成RS485与TTL电平转换，RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，使数据传输速率最高可以达到10Mbps，最大的通信距离约为1219M。由于控制端的命令、随动系统的反馈信息都要通过RS485的通信信道，信道的稳定性和可靠性都决定了系统的性能。

（3）DCM308是一款高精度三维罗盘，其航向精度可以达到0.2度。它采用美国专利技术的硬铁和软铁校准算法,使得其在纬度到达 85°的时候仍然能提供高精度的航向信息。它具有小型和低功耗的特点,提高了本系统的性能。 

（4）在软件设计中，采用粗调和细调两种方式，使得系统能达到更高的精度；

（5）在软件设计中，独创性的添加锁定功能，使得云台在外力作用发生偏转的情况下，可以自动完成调整，对准目标。

（6）本系统基于高精度三维电子罗盘返回的数据，将云台实时坐标由液晶显示屏显示，操纵旋转编码器即可以完成对远端云台的控制，具有结构简单，操作方便等特点。

附图说明

图1是本发明基于电子罗盘的水下云台伺服系统组成框图。

图2是本发明伺服系统控制端的流程框图。

图3是本发明伺服系统随动端的流程框图。

具体实施方式

结合附图说明如下；

参见图1，本发明伺服系统由随动端和控制端组成，随动端由电子罗盘、STM32F103C8T6单片机、电子云台组成，电子罗盘通过电平转换电路与单片机连接，单片机通过可控硅电机驱动电路与电子云台连接；控制端由旋转编码器、单片机和液晶显示屏组成，旋转编码器通过控制电路与单片机连接，单片机与液晶屏通过导线连接，控制端和随动端的单片机通过RS485信道连接。