專利名稱：光電跟蹤儀俯仰機構進限位區的自恢復控制電路的制作方法
技術領域：
本發明屬于光電跟蹤儀的自動控制領域，主要涉及一種在光電跟蹤儀俯 仰機構超出正常工作區域且伺服系統失控時可進行自動恢復的控制電路。
背景技術：
某型艦載光電指向器承載了光電跟蹤儀的多個光電傳感器，即激光、電 視和紅外探測器，為了實現對目標的測距和穩定跟蹤等功能，這些光電傳感 器必須在方位機構和俯仰機構的帶動下進行相應的運動，而方位機構和俯仰 機構則受光電跟蹤儀伺服系統的指揮和控制。該型光電指向器方位機構的工
作范圍為nX360° ，即可周轉，俯仰機構的工作范圍為一30。 +85° 。由
于方位機構采用精密導電滑環實現周轉，所以不會出現機構損壞等問題。而 俯仰機構兩個方向的工作范圍加起來不到120。，雖然，在伺服系統的設計時 同時采用了軟件判別控制、電器限位和機械限位的方法，正常工作狀態下， 俯仰機構的運動不應超出其工作范圍。但是，由于光電跟蹤儀在受到干擾或 出現通訊數據誤碼等情況下，伺服系統會失控，導致俯仰機構進入—30° +85°之外的區域(以下簡稱限位區域)，這時，光電指向器的俯仰機構隨即 無規律轉動而不能停止，嚴重時會撞擊機械限位造成俯仰機構損壞。此外， 光電跟蹤儀在非工作狀態下，俯仰機構有時也會處在限位區域，若在這種情 況下通電開機，光電跟蹤儀是不能正常啟動或失去控制。通常，是通過手動 方式先將光電指向器的俯仰機構推出限位區域，然后再開機。然而，由于此 型光電指向器安裝在船艙外的高處，操作人員需要登梯爬高，不僅操作麻煩， 而且還存在人員安全隱患。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，針對光電跟蹤儀伺服系統失控導致俯仰機 構進入限位區的問題，提供一種可使伺服系統恢復正常工作狀態且俯仰機構 返回到工作區的自恢復控制電路，而且所提供的自恢復控制電路還可以克服 俯仰機構不在工作區光電跟蹤儀不能正常開機的弊端。
為解決上述技術問題，本發明提供的自動恢復控制電路包括上限位開關、 下限位開關、信號選通單元、信號控制單元、延時整形單元、使能控制單元、 置入光電跟蹤儀伺服計算機中的自恢復控制軟件模塊，所述的上限位開關、 下限位開關分別安裝在俯仰機構的兩個限位上且在伺服系統處于正常工作狀 態下輸出高電平信號，當俯仰機構進入限位區而撞擊上限位開關或下限位開 關時，上限位開關或下限位開關的輸出信號則產生跳變即由高電平變為低電 平；所述的信號選通單元接收上限位開關和下限位開關的輸出信號并對跳變
信號進行選通；所述信號控制單元同時接收所述信號選通單元輸出的跳變選 通信號和所述使能控制單元的輸出信號，并對上述兩個信號進行邏輯與處理， 當使能控制單元的輸出信號為高電平時，信號控制單元直接輸出信號選通單 元[2]的輸出信號，當使能控制單元的輸出信號為低電平時，信號控制單元輸 出沒有變化的低電平信號；所述的延時整形單元接收信號控制單元的輸出信 號，對所述的跳變選通信號進行延時整形并產生一個負脈沖恢復信號，該恢 復信號同時送入伺服計算機、D/A轉換器和所述使能控制單元并通過清D/A轉 換器控制俯仰機構停運；所述使能控制單元在接收到所述自恢復控制軟件模 塊發出的工作狀態正常信息后輸出高電平信號， 一旦接收到所述延時整形單 元輸出的負脈沖恢復信號其輸出由高電平轉為低電平；所述自恢復控制軟件 模塊的功能為，在伺服計算機開機時或接收到所述的負脈沖復位信號后，讀 取并判斷俯仰機構的位置信息，當判斷俯仰機構位于限位區時，通過D/A轉換器輸出的模擬電壓控制俯仰機構離開限位區，在俯仰機構到達零位后并正 常工作期間，向使能控制單元發出工作狀態正常信息。
根據本發明，所述的上限位開關和下限位開關均由微動開關和串接電阻 構成。
根據本發明，所述的信號選通單元和信號控制單元均選用與門電路；所 述的延時整形單元由單穩態觸發電路和一個外接電容及第一、第二上拉電阻 構成，單穩態觸發電路含有A、 B兩組輸入端，其A組輸入端接收所述信號控 制單元輸出的跳變信號，第一上拉電阻和外接電容用以確定單穩態觸發電路 輸出負脈沖恢復信號的延時寬度，第二上拉電阻為單穩態觸發電路的B組輸 入端提供穩定不變化的高電平信號；所述的使能控制單元由具有記憶功能的D 觸發器電路和第三上拉電阻構成，第三上拉電阻為D觸發器的數據輸入端和 預置輸入端提供穩定不變化的高電平信號。
本發明的有益效果體現在以下幾個方面。
(一) 本發明在傳統伺服控制系統的基礎上增加了 一個自恢復控制電路， 當伺服系統失控而導致俯仰機構進入限位區時，俯仰機構撞擊上限位開關或 下限位開關，被撞擊限位開關的輸出信號發生跳變，該跳變信號經過延時整 形后產生一個負脈沖恢復信號，用于使伺服計算機復位并通過清D / A轉換器 控制俯仰機構停運，當伺服計算機復位到開機狀態后，本發明中的自恢復控 制軟件模塊控制俯仰機構歸回零位并開始正常工作。由此解決了光電跟蹤儀 因伺服系統受干擾導致的失控問題，從而提高了光電跟蹤儀的穩定性、可靠 性。
(二) 由于本發明中的自恢復控制軟件模塊在伺服計算機上電后即刻運 行，該模塊首先判斷俯仰機構的位置，若俯仰機構處于限位區，則該模塊通 過D / A轉換器輸出的模擬電壓控制俯仰機構離開限位區并歸零。由此克服了 俯仰機構不在工作區需要人工復位的弊端，從而提高了光電跟蹤儀的適應性 和自動化控制能力。(三)本發明將信號選通單元和信號控制單元、延時整形單元、使能控 制單元均由簡單的電路構成，因此，硬件電路占用空間小且性價比高。
圖1是本發明自恢復控制電路的原理框圖。圖2是本發明自恢復控制電路的優選實施例基本電路組成圖。 圖3是本發明中自恢復控制軟件模塊的流程框圖。
具體實施方式
下面結合附圖及優選實施例對本發明作進一步詳述。正如圖1、圖2所示，本發明自恢復控制電路的優選實施例包括含有上限 位開關和下限位開關的開關組件1、信號選通單元2、信號控制單元3、延時 整形單元4、使能控制單元5、置入光電跟蹤儀伺服計算機中的自恢復控制軟 件模塊。上限位開關和下限位開關均由微動開關K1、 K2和電阻R1、 R2構成， 兩個微動開關K1、 K2分別安裝在俯仰機構的兩個限位上，并各串接一個上拉 電阻R1、 R2，在伺服系統處于正常工作狀態下，兩個微動開關K1、 K2分別通 過上拉電阻R1、 R2均輸出穩定高電平信號，當俯仰機構進入限位區而撞擊其 中一個限位開關時，被撞擊限位開關的輸出信號由高電平跳變為低電平。上 限位開關、下限位開關的輸出信號送入到信號選通單元。信號選通單元2為 一個與門電路U1A: 54LS08,該電路同時接收上限位開關和下限位開關的輸出 信號，進行邏輯與處理，選通發生跳變的信號輸出并作為信號控制單元的輸 入信號。信號控制單元3為一個與門電路U1B: 54LS08，該電路同時接收信號 選通單元2輸出的跳變選通信號和使能控制單元5輸出的控制信號，進行邏 輯與處理，當使能控制單元5的輸出信號為高電平時，信號控制單元3直接 輸出信號選通單元2的輸出信號，當使能控制單元5的輸出信號為低電平時，信號控制單元輸出沒有變化的低電平信號。信號控制單元3的輸出作為延時 整形單元4輸入信號。延時整形單元4包括一個單穩態觸發電路U3: 54LS122 以及外接電容C1和兩個上拉電阻R4、 R5。其中，單穩態觸發電路U3: 54LS122 具有A、 B兩組輸入端，A組輸入端接收信號控制單元3輸出的跳變信號，當 A組輸入端有高低跳變信號出現時,則單穩態觸發電路U3: 54LS122輸出一個 負脈沖恢復信號，該恢復信號同時送入伺服計算機、D/A轉換器和使能控制單 元5并通過清除D/A轉換器的電壓值來控制俯仰機構停運。第一上拉電阻R4 和外接電容C1用以確定負脈沖恢復信號的延時寬度，該負脈沖的脈寬應滿足 可對伺服計算機、D/A轉換器和使能控制單元5進行有效控制的要求。第一上 拉電阻R4和外接電容Cl與負脈沖恢復信號的脈寬tw有如下關系tw=0. 37XR4XC1 (1+0. 7/R4) 本優選實施例的脈沖延時寬度為200ms左右。第二上拉電阻為單穩態觸發電 路U3: 54LS122的B組輸入端提供穩定不變化的高電平信號。使能控制單元5 為由具有記憶功能的D觸發器U2A: 54LS74和第三上拉電阻R3構成，第三上 拉電阻R3為D觸發器的數據輸入端和預置輸入端提供穩定不變化的高電平信 號。使能控制單元5同時接收延時整形單元4輸出的負脈沖恢復信號和自恢 復控制軟件模塊發出的工作狀態正常信息，當其接收到自恢復控制軟件模塊 發出的工作狀態正常信息后輸出高電平信號， 一旦接收到延時整形單元4輸 出的負脈沖恢復信號，其輸出由高電平轉為低電平。使能控制單元5的輸出 作為信號控制單元3的輸入信號。根據圖3所示，自恢復控制軟件模塊的自恢復控制流程為在伺服計算 機開機并系統初始化后，首先讀取俯仰機構的位置信息，并根據讀取信息判 斷俯仰機構是否位于限位區，當判斷俯仰機構位于限位區時，向D/A轉換器 輸出一個恒定的電壓值，此時D/A轉換器強行控制俯仰機構離開限位區并向 零位方向運動，當判斷俯仰機構不在限位區時，接著判斷俯仰機構是否到達 零位，若判斷俯仰機構到達零位，向硬件電路中的使能控制單元5輸出工作狀態正常信息，否則繼續等待直到俯仰機構運動到零位。上述這段流程很好 地解決了光電跟蹤儀在非工作狀態下，俯仰機構處在限位區域的自動開機問 題。當光電跟蹤儀進入正常工作狀態后，自恢復控制軟件模塊始終查詢硬件 電路中的延時整形單元4是否輸出負脈沖恢復信號，若為是，使程序返回到 伺服計算機的開機狀態，并重新讀取和判斷俯仰機構的位置信息。自恢復控 制軟件模塊和硬件電路相互配合，共同解決了光電跟蹤儀因伺服系統受干擾 導致的失控問題。
權利要求
1.一種光電跟蹤儀俯仰機構進限位區的自恢復控制電路，其特征在于包括上限位開關、下限位開關、信號選通單元[2]、信號控制單元[3]、延時整形單元[4]、使能控制單元[5]、置入光電跟蹤儀伺服計算機中的自恢復控制軟件模塊，所述的上限位開關、下限位開關分別安裝在俯仰機構的兩個限位上且在伺服系統處于正常工作狀態下輸出高電平信號，當俯仰機構進入限位區而撞擊上限位開關或下限位開關時，上限位開關或下限位開關的輸出信號則產生跳變即由高電平變為低電平；所述的信號選通單元[2]接收上限位開關和下限位開關的輸出信號并對跳變信號進行選通；所述信號控制單元[3]同時接收所述信號選通單元[2]輸出的跳變選通信號和所述使能控制單元[5]的輸出信號，并對上述兩個信號進行邏輯與處理，當使能控制單元[5]的輸出信號為高電平時，信號控制單元[3]直接輸出信號選通單元[2]的輸出信號，當使能控制單元[5]的輸出信號為低電平時，信號控制單元[3]輸出沒有變化的低電平信號；所述的延時整形單元[4]接收信號控制單元[3]的輸出信號，對所述的跳變選通信號進行延時整形并產生一個負脈沖恢復信號，該恢復信號同時送入伺服計算機、D/A轉換器和所述使能控制單元并通過清D/A轉換器控制俯仰機構停運；所述使能控制單元[5]在接收到所述自恢復控制軟件模塊發出的工作狀態正常信息后輸出高電平信號，一旦接收到所述延時整形單元[4]輸出的負脈沖恢復信號其輸出由高電平轉為低電平；所述自恢復控制軟件模塊的功能為，在伺服計算機開機時或接收到所述的負脈沖復位信號后，讀取并判斷俯仰機構的位置信息，當判斷俯仰機構位于限位區時，通過D/A轉換器輸出的模擬電壓控制俯仰機構離開限位區，在俯仰機構到達零位后并正常工作期間，向使能控制單元[5]發出工作狀態正常信息。
2. 根據權利要求1所述的光電跟蹤儀俯仰機構進限位區的自恢復控制電 路，其特征在于所述的上限位開關、下限位開關均由微動開關[K1、 K2]和串接電阻[R1、 R2]構成。
3.根據權利要求1或2所述的光電跟蹤儀俯仰機構進限位區的自恢復控 制電路，其特征在于所述的信號選通單元[2]和信號控制單元[3]均選用與 門電路；所述的延時整形單元[4]由單穩態觸發電路和一個外接電容[C1]及第 一、第二上拉電阻[R4、 R5]構成，單穩態觸發電路含有A、 B兩組輸入端，其 A組輸入端接收所述信號控制單元[3]輸出的跳變信號，第一上拉電阻[R4]和 外接電容[C1]用以確定單穩態觸發電路輸出負脈沖恢復信號的延時寬度，第 二上拉電阻[R5]為單穩態觸發電路的B組輸入端提供穩定不變化的高電平信 號;所述的使能控制單元由具有記憶功能的D觸發器電路和第三上拉電阻[R3] 構成，第三上拉電阻[R3]為D觸發器的數據輸入端和預置輸入端提供穩定不 變化的高電平信號。
全文摘要
本發明公開了一種光電跟蹤儀俯仰機構進限位區的自恢復控制電路，其特點是，當俯仰機構撞擊安裝在光電跟蹤儀限位上其中一個限位開關而進入限位區時，被撞限位開關的輸出信號產生跳變，該跳變信號通過選通、邏輯判斷、整形、延時處理后，產生一個負脈沖恢復信號；該信號用于使伺服計算機復位和通過D/A控制俯仰伺服機構停運，伺服計算機復位后，通過自恢復控制軟件模塊控制伺服機構歸零并進入正常運行狀態。本發明不僅解決了因伺服系統受干擾導致的失控問題，而且也克服了俯仰機構不在工作區需人工復位的問題；從而提高了光電跟蹤儀的穩定性、可靠性、適應性及自動化控制的能力。
文檔編號G05D3/12GK101308388SQ20081015021
公開日2008年11月19日 申請日期2008年6月30日 優先權日2008年6月30日
發明者劉建平, 占春連, 莉 成, 梁曉東, 虎 王, 陸培國 申請人:中國兵器工業第二〇五研究所