一種伺服控制保護電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種伺服控制保護電路，包括直流電源轉(zhuǎn)換電路、輸入光耦隔離電路、RC去耦電路、總線驅(qū)動電路、可編程邏輯運算及配置電路、故障指示電路以及控制驅(qū)動放大電路；通過輸入電路采集伺服系統(tǒng)控制信號及故障檢測信號，實現(xiàn)對伺服功放的準(zhǔn)確控制，輸入輸出信號最大采集數(shù)為182個，可編程邏輯芯片將采集到的控制信號及故障檢測信號進行邏輯運算處理后輸出給總線驅(qū)動器，并傳輸給故障指示電路或伺服控制放大電路，對伺服功放進行啟停和實時保護，本發(fā)明由一片可編程邏輯芯片就能實現(xiàn)較復(fù)雜的邏輯運算，電路簡單且集成度高，可靠性顯著提高。
【專利說明】
一種伺服控制保護電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于伺服控制系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種伺服控制保護電路。
【背景技術(shù)】
[0002]伺服控制保護電路是伺服控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，它的主要功能是完成伺服功放的啟動控制和天線運動過程中的實時保護功能。
[0003]現(xiàn)有伺服控制保護電路由許多邏輯門電路搭成，電路復(fù)雜而集成度不高，對系統(tǒng)的可靠性帶來影響；另外電路可讀性差，如外部需求發(fā)生改變，往往要重新設(shè)計電路原理圖，重新設(shè)計印制板，重新驗證，研制周期較長，不利于電路的模塊化和通用化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種伺服控制保護電路，能夠利用可編程邏輯芯片實現(xiàn)伺服啟動控制和設(shè)備運動過程中的實時保護功能，其集成度高且控制簡單。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種伺服控制保護電路，包括直流電源轉(zhuǎn)換電路、輸入光耦隔離電路、RC去耦電路、總線驅(qū)動電路、可編程邏輯運算及配置電路、故障指示電路以及控制驅(qū)動放大電路；
[0007]直流電源轉(zhuǎn)換電路有兩種功能:一、是將+5V輸入電壓經(jīng)過直流電源轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成+3.3V電壓供可編程邏輯芯片、串行配置芯片和總線驅(qū)動芯片使用；二、是將+5V輸入電壓經(jīng)過直流電源轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成+1.5V電壓供可編程邏輯芯片使用；
[0008]輸入光耦隔離電路是將外部的+24V輸入信號與輸出端的+5VTTL信號進行隔離，輸出產(chǎn)生+5V TTL電平，供可編程邏輯芯片采集；
[0009]RC去耦電路是將輸入回路中的高頻信號過濾掉，去除干擾信號，將低頻有用信號保留下來；
[0010]總線驅(qū)動電路分為輸入和輸出兩部分;輸入部分將+5VTLL電平轉(zhuǎn)換成+3.3V電平，供FPGA采集;輸出部分將+3.3VTLL電平轉(zhuǎn)換成+5V電平，供故障指示電路、控制驅(qū)動放大電路和后級計算機米集用；
[0011]可編程邏輯芯片及配置電路由可編程邏輯芯片和串行配置芯片組成，可編程邏輯芯片用于完成邏輯運算功能，串行配置芯片用于存放用戶程序，在可編程邏輯芯片上電時將用戶程序調(diào)入可編程邏輯芯片中運行；
[0012]故障指示電路將輸出總線驅(qū)動器的輸出的信號通過發(fā)光二極管顯示出來；
[0013]控制驅(qū)動放大電路將總線驅(qū)動器輸出的信號經(jīng)三極管放大后驅(qū)動后級電路。
[0014]有益效果:
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于:
[0016]1、現(xiàn)有伺服控制保護電路由許多邏輯門電路搭成，電路復(fù)雜而集成度不高，對系統(tǒng)的可靠性帶來影響;采用本發(fā)明后，由一片可編程邏輯芯片就能實現(xiàn)較復(fù)雜的邏輯運算，電路簡單且集成度高，可靠性顯著提高。
[0017]2、現(xiàn)有電路可讀性差，如外部需求發(fā)生改變，往往要重新設(shè)計電路原理圖，重新設(shè)計印制板，重新驗證，研制周期較長，不利于電路的模塊化和通用化。采用本發(fā)明后，外部需求發(fā)生變化，可以通過修改可編程邏輯芯片程序進行無限次修改，無需重新設(shè)計電路原理圖、重新設(shè)計印制板，重新驗證，研制周期較短，有利于電路的模塊化和通用化。
【附圖說明】
[0018]圖1是伺服控制保護電路原理圖；
[0019]圖2是伺服控制保護電路直流電源轉(zhuǎn)換電路部分原理圖；
[0020]圖3是伺服控制保護電路輸入光耦隔離及RC去耦電路部分原理圖；
[0021 ]圖4是伺服控制保護電路總線驅(qū)動電路部分原理圖；
[0022]圖5是伺服控制保護電路可編程邏輯運算及配置電路原理圖；
[0023]圖6是伺服控制保護電路故障指示電路以及控制驅(qū)動放大電路原理圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。
[0025]本發(fā)明提供了如圖1所示，本發(fā)明是一種伺服控制保護電路，包括直流電源轉(zhuǎn)換電路、輸入光耦隔離電路、RC去耦電路、總線驅(qū)動電路、可編程邏輯運算及配置電路、故障指示電路以及控制驅(qū)動放大電路。
[0026]本發(fā)明通過輸入電路采集伺服系統(tǒng)控制信號及故障檢測信號，實現(xiàn)對伺服功放的準(zhǔn)確控制，輸入輸出信號最大采集數(shù)為182個，可編程邏輯芯片將采集到的控制信號及故障檢測信號進行邏輯運算處理后輸出給總線驅(qū)動器，并傳輸給故障指示電路或伺服控制放大電路，對伺服功放進行啟停和實時保護。
[0027]如圖2所示，直流電源轉(zhuǎn)換電路一部分是將+5V輸入電壓經(jīng)過直流電源轉(zhuǎn)換芯片NI(型號為MIC29300-3.3BT)轉(zhuǎn)換成+3.3V電壓供可編程邏輯芯片D5(型號為EP1C6Q240I7)、串行配置芯片D6(型號為EPCS4SI8)和總線驅(qū)動芯片D1、D2(型號為SN74LVTH162245ADL)使用；另一部分是將+5V輸入電壓經(jīng)過直流電源轉(zhuǎn)換芯片N2(型號為MIC37300-1.5BR)轉(zhuǎn)換成+
1.5V電壓供可編程邏輯芯片D5 (型號為EPIC6Q24017)使用。
[0028]如圖3所不，輸入光親隔離電路是將外部的一些+24V輸入信號與輸出端的+5VTTL信號進行隔離，輸出產(chǎn)生+5V TTL電平，供可編程邏輯芯片采集。以BL AMP 0FF/0N信號為例，當(dāng)輸入信號相對于+24VGND為OV時，當(dāng)流過內(nèi)部發(fā)光二極管的電流大于5mA時，發(fā)光二極管通過電流發(fā)光，光敏元件受到光照后產(chǎn)生電流，后端的三極管導(dǎo)通，BI導(dǎo)通，輸出TTL低電平；當(dāng)輸入信號相對于+24VGND為+24V時，發(fā)光二極管未通過電流發(fā)光，光敏元件未產(chǎn)生電流，后端的三極管截止，BI未導(dǎo)通，輸出TTL高電平;其他輸入信號EL AMP0FF/0N、DIR SAFE、SERV0RST、遙本控選擇等信號都是通過光耦來隔離，原理與BL AMP 0FF/0N信號相同。
[0029]RC去耦電路是將輸入回路中的高頻信號過濾掉，去除干擾信號，將低頻有用信號保留下來。整個伺服控制保護電路有七個輸入信號經(jīng)過RC去耦電路，包括24V FLT、15VFLT、B AMP ALRM、E AMP ALRM^BRG REMOTE 0N/0FF、EL REMOTE ON/OFF^CPU CIRCLE共七路信號。
[0030]如圖4所示，總線驅(qū)動電路分為輸入和輸出兩部分。輸入部分用兩個SN74LVTH162245ADL芯片(Dl和D2)來實現(xiàn)，將+5VTLL電平轉(zhuǎn)換成+3.3V電平，供FPGA采集。輸出部分用兩個74ACT16245DL芯片(D3和D4)來實現(xiàn)，將+3.3VTLL電平轉(zhuǎn)換成+5V電平，供故障指示電路、控制驅(qū)動放大電路和后級計算機采集用。
[0031]如圖5所示，可編程邏輯芯片及配置電路由可編程邏輯芯片D5(型號為EP1C6Q240I7)、串行配置芯片D6(型號為EPCS4SI8)組成，EP1C6Q240I7主要完成邏輯運算功能，而EPCS4SI8作為EP1C6Q240I7的配置芯片，用于存放用戶程序，在可編程邏輯芯片上電時將用戶程序調(diào)入可編程邏輯芯片中運行。
[0032]如圖6所示，故障指示電路相對比較簡單，它是將輸出總線驅(qū)動器(D3和D4)的輸出的信號通過發(fā)光二極管顯示出來。整個伺服控制保護電路有13個輸出信號經(jīng)過故障指示電路，包括功放保護故障報警指示、舷角模擬開機指示、仰角模擬開機指示、B AMP FLT RPT,EAMP FLT RPT、2MIN DELAY RPT、總故障指示、24V FLT RPT、15V FLT RPT、電源總故障指示、計算機工作指示、舷角解鎖指示、仰角解鎖指示共13路信號。
[0033]控制驅(qū)動放大電路共兩路，舷角功放使能信號，將總線驅(qū)動器輸出的BRGEN信號經(jīng)三極管Vl I放大后驅(qū)動舷角功放;仰角功放使能信號，將總線驅(qū)動器輸出的EL EN信號經(jīng)三極管V12放大后驅(qū)動仰角功放。
[0034]下面對本發(fā)明伺服控制保護電路的具體工作過程進行說明
[0035]故障及狀態(tài)檢測時:
[0036](I)檢測24V電源故障狀態(tài)、15V電源故障狀態(tài)，如24V FLT為O時表示24V電源有故障，如15V FLT為OV時，表示15V電源故障有故障，并用二極管顯示出來，并報送24V FLTRPT、15V FLT RPT給計算機采集；
[0037](2)檢測舷角功放故障狀態(tài)、仰角功放故障狀態(tài)，如B AMP ALRM為O時表示舷角功放有故障，如E AMP ALRM為O時，表示仰角功放有故障，并用二極管顯示出來，并報送B AMPFLT RPT、E AMP FLT RPT給計算機采集；
[0038](3)檢測“設(shè)備安全”狀態(tài)，當(dāng)DIR SAFE為+24V時，表示天線不能工作，并用二極管顯示出來，并報送DIR SAFE RPT給計算機采集；
[0039](4)檢測“功放保護”狀態(tài)，當(dāng)AMP PROTECT為+24VGND時，表示伺服功放失電，并用二極管顯示出來，并報送AMP PffR OFF RPT給計算機采集；
[0040](5)接收計算機輸出的“計算機循環(huán)脈沖”信號，當(dāng)計算機循環(huán)脈沖信號為周期為10ms，表示計算機工作正常，并用二極管顯示出來。如未接受到“計算機循環(huán)脈沖”信號，表示計算機工作異常。
[0041](6)檢測“加電2分鐘延時”信號，通過可編程邏輯芯片內(nèi)部延時電路，產(chǎn)生“加電2分鐘延時”信號，表示加電2分鐘延時到，并用二極管顯示出來。
[0042]本控時:
[0043]當(dāng)L/R信號為整機零地時，，伺服控制保護電路檢測到L/Rsel為+5V時，即本控有效時，同時無+24V電源故障、無+15V電源故障、無舷角功放故障、無仰角功放故障、無設(shè)備安全信號、無功放保護信號，接受到計算機送過來的循環(huán)脈沖，且2分鐘延時信號有效時，如收到本控舷角功放啟動時，即BL AMP 0FF/0N為+24VGND時，BRG EN有效，應(yīng)為高(即為+5V)，舷角功放啟動，如果出現(xiàn)以上任何一個故障，舷角功放都無法啟動。同樣，即本控有效時，同時無+24V電源故障、無+15V電源故障、無舷角功放故障、無仰角功放故障、無天線安全信號、無功放保護信號，接受到計算機送過來的循環(huán)脈沖，且2分鐘延時信號有效時，如收到本控仰角功放啟動時，即EL AMP OFF/ON為+24VGND時，EL EN有效，應(yīng)為高(即為+5V)，仰角功放啟動，如果出現(xiàn)以上任何一個故障，仰角功放都無法啟動。另外本控有效時，同時無+24V電源故障、無+15V電源故障、無舷角功放故障、無仰角功放故障、無天線安全信號、無功放保護信號，接受到計算機送過來的循環(huán)脈沖，且2分鐘延時信號有效時，如同時收到本控舷角功放啟動和本控仰角功放啟動時，即BL AMP OFF/ON和EL AMP OFF/ON均為+24VGND時，BRG EN、EL EN有效，都為高(即為+5V)，舷角、仰角功放同時啟動，如果出現(xiàn)以上任何一個故障，舷角、仰角功放都無法啟動。
[0044]遙控時:
[0045]當(dāng)L/R信號為-24V時，，伺服控制保護電路檢測到L/Rsel為OV時，即遙控有效時，同時無+24V電源故障、無+15V電源故障、無舷角功放故障、無仰角功放故障、無設(shè)備安全信號、無功放保護信號，接受到計算機送過來的循環(huán)脈沖，且2分鐘延時信號有效時，如收到遙控功放啟動時，即BRG REMOTE 0N/0FF和EL REMOTE 0N/0FF都有效時，BRG EN、EL EN都有效，都為高(即為+5V)，舷角、仰角功放同時啟動，如果出現(xiàn)以上任何一個故障，舷角、仰角功放都無法啟動。
[0046]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種伺服控制保護電路，其特征在于，包括直流電源轉(zhuǎn)換電路、輸入光耦隔離電路、RC去耦電路、總線驅(qū)動電路、可編程邏輯運算及配置電路、故障指示電路以及控制驅(qū)動放大電路； 直流電源轉(zhuǎn)換電路有兩種功能:一、是將+5V輸入電壓經(jīng)過直流電源轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成+.3.3V電壓供可編程邏輯芯片、串行配置芯片和總線驅(qū)動芯片使用；二、是將+5V輸入電壓經(jīng)過直流電源轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成+1.5V電壓供可編程邏輯芯片使用； 輸入光親隔離電路是將外部的+24V輸入信號與輸出端的+5VTTL信號進行隔離，輸出產(chǎn)生+5V TTL電平，供可編程邏輯芯片采集； RC去耦電路是將輸入回路中的高頻信號過濾掉，去除干擾信號，將低頻有用信號保留下來； 總線驅(qū)動電路分為輸入和輸出兩部分;輸入部分將+5VTLL電平轉(zhuǎn)換成+3.3V電平，供FPGA采集;輸出部分將+3.3VTLL電平轉(zhuǎn)換成+5V電平，供故障指示電路、控制驅(qū)動放大電路和后級計算機采集用； 可編程邏輯芯片及配置電路由可編程邏輯芯片和串行配置芯片組成，可編程邏輯芯片用于完成邏輯運算功能，串行配置芯片用于存放用戶程序，在可編程邏輯芯片上電時將用戶程序調(diào)入可編程邏輯芯片中運行； 故障指示電路將輸出總線驅(qū)動器的輸出的信號通過發(fā)光二極管顯示出來； 控制驅(qū)動放大電路將總線驅(qū)動器輸出的信號經(jīng)三極管放大后驅(qū)動后級電路。
【文檔編號】H02H7/20GK105896480SQ201610424496
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】汪湛, 宦昱, 吳學(xué)群, 俞華, 黃宗衛(wèi), 季凱源
【申請人】中國船舶重工集團公司第七二三研究所