[发明专利]一种大气相干长度测量仪机架控制系统

权利要求书

1.一种大气相干长度测量仪机架控制系统，其特征在于：包括中央控制器，所述中央控制器通过串行通讯口与上位机通讯连接，还包括与大气相干长度测量仪方位轴传动连接的方位轴步进电机、与大气相干长度测量仪俯仰轴传动连接的俯仰轴步进电机、与大气相干长度测量仪调焦轴传动连接的调焦步进电机，以及安装在方位轴处的方位轴编码器、安装在俯仰轴处的俯仰轴编码器，所述中央控制器通过方位轴驱动器与方位轴步进电机连接、通过俯仰轴驱动器与俯仰轴步进电机连接、通过调焦驱动器与调焦步进电机连接，所述方位轴编码器、俯仰轴编码器分别接入中央控制器；

所述中央控制器通过串行通讯口与上位机通讯，上位机发送定位位置或运行速度信号至中央控制器，同时中央控制器把当前的位置和运行速度返回给上位机；

所述中央控制器分两路分别控制方位轴和俯仰轴，一路控制方位轴步进电机驱动器，进而控制方位轴步进电机，同时中央控制器通过方位轴编码器获得方位轴的位置及速度信息；另一路控制俯仰轴步进电机驱动器，进而控制俯仰轴步进电机，同时中央控制器通过俯仰轴编码器获得俯仰轴的位置及速度信息；所述中央控制器通过控制调焦步进电机驱动器，进而控制步进电机来调节望远镜的焦距；

还包括接入中央控制器的控制手柄，中央控制器通过读取控制手柄的输入信号，实现手动控制机架的方位轴、俯仰轴及焦距调节；

所述中央控制器型号为dsPIC33FJ128GP710A的带有DSP内核的单片机U1，方位轴驱动器与俯仰轴驱动器均为型号为THB7128的步进电机驱动器U2，方位轴步进电机与俯仰轴步进电机均为型号为42HS4813A4的两相步进电机U3，方位轴编码器和俯仰轴编码器均为型号为AAM3810-1212-SDSGGA的绝对型多圈编码器U7，其中：

单片机U1的RD12脚分别与步进电机驱动器U2的CW/CCW脚相连，单片机U1的OC3脚分别与步进电机驱动器U2的CLK脚相连，单片机U1的RD6脚分别与步进电机驱动器U2的ENABLE脚相连，单片机U1的RD13脚、RD4脚、RD5脚分别与步进电机驱动器U2的M1脚、M2脚、M3脚一一对应相连；

两相步进电机U3一个绕组的两个输出端INB1与INB2分别一一对应与步进电机驱动器U2的OUT1B脚、OUT2B脚连接，两相步进电机U3另一个绕组的两个输出端INA1、INA2分别一一对应与步进电机驱动器U2的OUT1A脚、OUT2A脚连接；

所述方位轴编码器、俯仰轴编码器均为型号为AAM3810-1212-SDSGGA的绝对型多圈编码器U7，单片机U1通过型号为DS8921的差分收发器U6与编码器U7连接，其中单片机U1的RB2脚与差分收发器U6的DI脚连接，单片机U1的RB3脚与差分收发器U6的RO脚连接，差分收发器U6的RI+脚、RI-脚分别与编码器U7的DATA+脚、DATA-脚一一对应连接，差分收发器U6DO+脚、DO-脚分别与编码器U7的CLK+脚、CLK-脚一一对应连接；

所述调焦驱动器为型号为ULN2003的达林顿管阵列U4，调焦步进电机为型号为28BYJ48的步进电机U5，单片机U1的RA2脚-RA5脚与达林顿管阵列U4的IN1脚-IN4脚一一对应连接，达林顿管阵列U4的OUT1脚-OUT4脚与步进电机U5的A脚、B脚、C脚、D脚一一对应连接；

所述方位轴和俯仰轴的控制结构相同，控制方式：上位机通过串行通讯口将控制指令发送给单片机，单片机将控制指令转换为控制步进电机驱动器运行的脉冲信号及分频比控制信号，进而控制步进电机按照控制指令要求运行；同时，单片机采集编码器的值，通过计算得到当前的绝对位置和运行速度，并通过串口将绝对位置和运行速度返回给上位机；所述上位机控制指令包括位置定位指令和运行速度指令；位置定位指令：用于跟踪目标的快速切换；运行速度指令：根据实时计算的跟踪目标速度，控制方位轴和俯仰轴按照给定速度运行；

所述控制手柄用来手动控制机架的方位轴、俯仰轴及焦距的调节；一共有八个按键，分别是“上”、“下”、“左”、“右”、“调焦+”、“调焦-”、“速度+”、“速度-”；“上”、“下”键用于控制俯仰轴，“左”、“右”键用于控制方位轴，“调焦+”、“调焦-”用于控制焦距调节；“速度+”、“速度-”键用于控制方位轴、俯仰轴及焦距调节的运行速度；

所述控制手柄通过编码的方式与单片机通讯，既可以通过导线连接的有线方式通讯，也可以通过红外遥控的方式通讯；其编码格式为：引导码+速度码+按键码+校验码+延时。