一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺裝置的制作方法

本發(fā)明屬于衛(wèi)星姿態(tài)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺裝置。

背景技術(shù)：

動(dòng)調(diào)陀螺組合是衛(wèi)星姿軌控分系統(tǒng)的重要敏感器件，用于提供敏感衛(wèi)星星體的慣性角速度，輸出其在星體坐標(biāo)系的分量，為衛(wèi)星各個(gè)工作模式和飛行階段提供連續(xù)的三軸慣性角速度信息。

動(dòng)調(diào)陀螺屬剛體轉(zhuǎn)子陀螺，采用撓性接頭的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其經(jīng)受力學(xué)環(huán)境的能力較弱，在衛(wèi)星發(fā)射過程中，運(yùn)載火箭的振動(dòng)易造成陀螺的損壞，以及空間長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用中溫度場(chǎng)的不斷變化，均不利于陀螺的精度測(cè)量。為保證陀螺的正常使用，常采用減震設(shè)計(jì)，而傳統(tǒng)的減震器選用橡膠材料，在空間長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用過程中橡膠存在易老化、壽命短的缺點(diǎn)。

在陀螺的閉環(huán)控制、電流信號(hào)采集的設(shè)計(jì)上，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)多選用模擬器件，通過分立器件產(chǎn)生陀螺正常工作所需的激磁、馬達(dá)電源以及將電流信號(hào)通過采樣電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后直接輸出，在設(shè)計(jì)上存在體積大、功耗高、數(shù)字化程度低的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺裝置，以解決傳統(tǒng)橡膠材料減震器在空間長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用過程中易老化、壽命短的問題，解決傳統(tǒng)模擬器件閉環(huán)控制設(shè)計(jì)的體積大、功耗高、數(shù)字化程度低的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺裝置，包含：動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件、用于安裝動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件的機(jī)械元件部分、以及電性連接動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件的電路部分，機(jī)械元件部分和電路部分相互不接觸設(shè)置；

所述的機(jī)械元件部分包含：

支架，所述的動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件安裝在該支架的內(nèi)部；

多個(gè)金屬減震單元，其呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)均勻安裝在所述的支架的周圍，用于將衛(wèi)星飛行過程中因振動(dòng)產(chǎn)生的力能均勻分布并緩沖釋放；

多個(gè)熱敏電阻，其安裝在所述的支架內(nèi)部，用于采集機(jī)械元件部分的溫度信息；

所述的電路部分包含：

陀螺控制單元，其電性連接動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件，使動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀工作在穩(wěn)定的調(diào)諧狀態(tài)，控制動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀內(nèi)部的自由轉(zhuǎn)子與力反饋回路成閉環(huán)狀態(tài)，最終將角速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)平穩(wěn)輸出；

陀螺信息采集單元，其電性連接陀螺控制單元，將動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的力矩輸出的電流通過電阻的采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而得到角速度與數(shù)字量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

陀螺溫控單元，其電性連接所述的熱敏電阻，采用脈寬調(diào)制方式，將當(dāng)前溫度的采集電壓與預(yù)設(shè)的溫度電壓值進(jìn)行比較判斷，通過輸出熱功率的變化，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械元件部分的溫度場(chǎng)恒定不變。

所述的支架采用隔熱保溫材料和電氣絕緣材料。

所述的動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件包含：采用三正交形式封閉安裝在所述的支架內(nèi)部的三個(gè)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀，通過撓性接頭使陀螺轉(zhuǎn)子在慣性空間中處于自由狀態(tài)。

所述的電路部分還包含：陀螺信息通訊傳輸單元，其電性連接陀螺信息采集單元和衛(wèi)星計(jì)算機(jī)，將角速度的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成接口通訊的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行傳輸。

所述的電路部分還包含：陀螺電源單元，其電性連接所述的陀螺控制單元、陀螺溫控單元、陀螺信息采集單元和陀螺信息通訊傳輸單元，為上述單元提供內(nèi)部電源。

本發(fā)明將機(jī)械元件部分和電路部分分開布局，減小了電路部分熱功耗對(duì)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀工作時(shí)溫度環(huán)境的影響，采用金屬減震器將力學(xué)環(huán)境引起的振動(dòng)進(jìn)行衰減，提高陀螺的抗振能力，通過陀螺溫控單元采用脈寬調(diào)制方式將陀螺組合的溫度變化控制在設(shè)置精度范圍內(nèi)，從而為陀螺提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境，以此來(lái)減小溫度變化對(duì)陀螺漂移的影響，并且通過高精度信號(hào)測(cè)量提高陀螺的使用精度，增強(qiáng)了陀螺組合使用的靈活性、可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合圖1～圖2對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺裝置，包含：動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件1、用于安裝動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件1的機(jī)械元件部分、以及電性連接動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件1的電路部分，機(jī)械元件部分和電路部分相互不接觸設(shè)置。

其中，所述的機(jī)械元件部分包含：

支架4，所述的動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件1安裝在該支架4的內(nèi)部；該支架4采用隔熱保溫材料和電氣絕緣材料；

多個(gè)金屬減震單元2，其呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)均勻安裝在所述的支架4的周圍，用于將衛(wèi)星飛行過程中因振動(dòng)產(chǎn)生的力能均勻分布并緩沖釋放，使動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀能夠經(jīng)受住強(qiáng)烈的振動(dòng)放大，保證陀螺儀平穩(wěn)工作，提高環(huán)境適應(yīng)能力；

多個(gè)熱敏電阻3，其安裝在所述的支架4內(nèi)部，用于采集機(jī)械元件部分的溫度信息。

所述的動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件1包含：采用三正交形式封閉安裝在所述的支架4內(nèi)部的三個(gè)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀，通過撓性接頭使陀螺轉(zhuǎn)子在慣性空間中處于自由狀態(tài)。

所述的電路部分包含：

陀螺控制單元22，其電性連接動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀組件1，使動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀工作在穩(wěn)定的調(diào)諧狀態(tài)，控制動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀內(nèi)部的自由轉(zhuǎn)子與力反饋回路成閉環(huán)狀態(tài)，最終將角速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)平穩(wěn)輸出；

陀螺信息采集單元44，其電性連接陀螺控制單元22，將動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀的力矩輸出的電流通過電阻的采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而得到角速度與數(shù)字量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

陀螺信息通訊傳輸單元55，其電性連接陀螺信息采集單元44和衛(wèi)星計(jì)算機(jī)，將角速度的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成接口通訊（例如RS422異步串口通訊）的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行傳輸；本實(shí)施例中，該陀螺信息通訊傳輸單元55采用可編程邏輯器件（FPGA）。

陀螺溫控單元33，其電性連接所述的熱敏電阻3，采用脈寬調(diào)制方式，將當(dāng)前溫度的采集電壓與預(yù)設(shè)的溫度電壓值進(jìn)行比較判斷，通過輸出熱功率的變化，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械元件部分的溫度場(chǎng)恒定不變；

陀螺電源單元11，其電性連接所述的陀螺控制單元22、陀螺溫控單元33、陀螺信息采集單元44和陀螺信息通訊傳輸單元55，為上述單元提供內(nèi)部電源。

本發(fā)明提供的一種動(dòng)力調(diào)諧陀螺裝置，將機(jī)械元件部分和電路部分分開布局，減小了電路部分熱功耗對(duì)動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀工作時(shí)溫度環(huán)境的影響，采用金屬減震器將力學(xué)環(huán)境引起的振動(dòng)進(jìn)行衰減，提高陀螺的抗振能力，通過陀螺溫控單元采用脈寬調(diào)制方式將陀螺組合的溫度變化控制在設(shè)置精度范圍內(nèi)，從而為陀螺提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境，以此來(lái)減小溫度變化對(duì)陀螺漂移的影響，并且通過陀螺信息采集單元采用高精度信號(hào)測(cè)量提高陀螺的使用精度，增強(qiáng)了陀螺組合使用的靈活性、可靠性。

以上結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說(shuō)明對(duì)本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。