Ccd天頂望遠鏡電控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出的CCD天頂望遠鏡電控系統(tǒng)包括遠程控制機、前沿控制機、FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)總控模塊、粗置平模塊、精置平模塊、定位模塊、CCD相機曝光控制模塊和望遠鏡本體；FPGA總控模塊采集外部傳感器的數(shù)據(jù)同時根據(jù)需要驅(qū)動DZT進行工作，具有體積小、速度快、易于修改、可實現(xiàn)復雜邏輯功能的優(yōu)勢。本實用新型提出的DZT電控系統(tǒng)是以基于EDK的FPGA嵌入式開發(fā)為主，通過一個FPGA模塊和簡單的外圍接口就可以實現(xiàn)DZT的自動定位、自動置平、自動觀測，前沿控制機通過串口與FPGA主控模塊通訊、存儲CCD曝光的圖像信息，遠程控制機通過無線模塊對整個觀測過程進行遙控操作。
【專利說明】
CCD天頂望遠鏡電控系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及電控系統(tǒng)，具體地是涉及設計一種用于(XD天頂望遠鏡的電控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002](XD天頂望遠鏡是天體測量儀器，為適應流動觀測的需要，電控系統(tǒng)要盡量小型化、高自動化、易操作，根據(jù)目前國內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展趨勢，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)在電控【技術(shù)領域】已經(jīng)占據(jù)著越來越重要的地位，基于EDK開發(fā)平臺的FPGA嵌入式系統(tǒng)已廣泛應用，但是國外同類儀器的電控系統(tǒng)很復雜，因此，在國內(nèi)自行研制的設備上采用嵌入式開發(fā)很有必要，使用EDK開發(fā)平臺的FPGA嵌入式系統(tǒng)，可以避免采用大的機箱或者機柜增加系統(tǒng)體積和重量，同時結(jié)構(gòu)簡單、可靠、功能多、擴充性強。采用一小塊核心板加上簡單的外圍電路就可以完成整個(XD天頂望遠鏡的控制工作，增加或者改變功能僅在EDK的開發(fā)環(huán)境下修改驅(qū)動就可，易于維護和升級開發(fā)。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型解決的技術(shù)問題是利用FPGA嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)滿足高精度天體測量的CCD天頂望遠鏡流動觀測需要的電控系統(tǒng)。
[0004]一種用于滿足C⑶天頂望遠鏡(DZT)流動觀測需要的電控系統(tǒng)，遠程控制機、無線串口模塊、前沿控制機、FPGA總控模塊、粗置平模塊、精置平模塊、CCD相機曝光控制模塊和望遠鏡本體。其中粗置平模塊、精置平模塊、定位模塊和CCD相機曝光模塊分別固定在CCD天頂望遠鏡本體上，又分別與FPGA總控模塊的I / 0端口連接；FPGA總控模塊的通訊串口與前沿控制機相連接，前沿控制機通過無線串口模塊與遠程控制機通訊；CCD相機的圖像數(shù)據(jù)與前沿控制機通過USB端口連接。
[0005]所述粗置平模塊包括陀螺儀和3個直流電機，陀螺儀輸出的是望遠鏡的水平傾斜值(±1.2' )，F(xiàn)PGA總控模塊根據(jù)望遠鏡的傾斜值驅(qū)動3個直流電機進行粗置平；所述精置平模塊包括高精度傾斜儀、3個相對光柵傳感器、3個直流電機，F(xiàn)PGA總控模塊讀取高精度傾斜儀輸出的水平傾斜值(±2' )，F(xiàn)PGA總控模塊根據(jù)傾斜值驅(qū)動3個直流電機進行精置平，同時FPGA總控模塊讀取相對光柵的輸出值。
[0006]所述定位模塊包括絕對光柵、步進電機，F(xiàn)PGA總控模塊讀取絕對光柵的位置信息，確定CCD天頂望遠鏡當前的位置信息后，根據(jù)觀測需要，F(xiàn)PGA總控模塊驅(qū)動步進電機進行到位，與絕對光柵組成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。所述CCD相機曝光控制模塊包括GPS模塊和CCD相機模塊，F(xiàn)PGA總控模塊讀取GPS輸出的時間和地理位置信息，并且根據(jù)GPS輸出的秒信號輸出與秒信號同步的曝光信號，控制CCD相機曝光，同時前沿機通過USB接口下載CCD相機圖像。
[0007]本實用新型的優(yōu)點是，基于FPGA的嵌入式開發(fā)的電控系統(tǒng)可以實現(xiàn)C⑶天頂望遠鏡的自動化觀測，其結(jié)構(gòu)簡潔、高自動化、易維護、可調(diào)性非常強、易于升級開發(fā)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型涉及的基于FPGA開發(fā)的(XD天頂望遠鏡電控系統(tǒng)整體框圖。

【具體實施方式】
[0009]本實用新型的電控系統(tǒng)原理如下，基于EDK開發(fā)環(huán)境的FPGA控制單元實現(xiàn)對系統(tǒng)各個模塊協(xié)調(diào)控制。根據(jù)所述的模塊中相應傳感器的信息進行分析判斷，執(zhí)行相應的響應程序。
[0010]如圖1所示，(XD天頂望遠鏡(DZT)的電控系統(tǒng)，包括遠程控制機、無線串口模塊、前沿控制機、FPGA總控模塊、粗置平模塊、精置平模塊、CCD相機曝光模塊和望遠鏡本體。其中粗置平模塊、精置平模塊、定位模塊和CCD相機曝光模塊分別固定在CCD天頂望遠鏡本體上，又分別與FPGA總控模塊的I / 0端口連接；FPGA總控模塊的通訊串口與前沿控制機相連接，前沿控制機通過無線串口模塊與遠程控制機通訊；CCD相機的圖像數(shù)據(jù)與前沿控制機通過USB端口連接。
[0011]所述粗置平模塊包括陀螺儀和3個直流電機，陀螺儀輸出的是望遠鏡的水平傾斜值(±1.2' )，F(xiàn)PGA總控模塊根據(jù)望遠鏡的傾斜值驅(qū)動3個直流電機進行粗置平；所述精置平模塊包括高精度傾斜儀、3個相對光柵傳感器、3個直流電機，F(xiàn)PGA總控模塊讀取高精度傾斜儀輸出的水平傾斜值(±2' )，F(xiàn)PGA總控模塊根據(jù)傾斜值驅(qū)動3個直流電機進行精置平，同時FPGA總控模塊讀取相對光柵的輸出值。
[0012]所述定位模塊包括絕對光柵、步進電機，F(xiàn)PGA總控模塊讀取絕對光柵的位置信息，確定CCD天頂望遠鏡當前的位置信息后，根據(jù)觀測需要，F(xiàn)PGA總控模塊驅(qū)動步進電機進行到位，與絕對光柵組成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。所述CCD相機曝光控制模塊包括GPS模塊和CCD相機模塊，F(xiàn)PGA總控模塊讀取GPS輸出的時間和地理位置信息，并且根據(jù)GPS輸出的秒信號輸出與秒信號同步的曝光信號，控制CCD相機曝光，同時前沿機通過USB接口下載CCD相機圖像。
【權(quán)利要求】
1.一種用于滿足CCD天頂望遠鏡流動觀測需要的電控系統(tǒng)，包括遠程控制機、無線串口模塊、前沿控制機、FPGA總控模塊、粗置平模塊、精置平模塊、CCD相機曝光控制模塊和望遠鏡本體； 其中粗置平模塊、精置平模塊、定位模塊和CXD相機曝光模塊分別固定在CXD天頂望遠鏡本體上，又分別與FPGA總控模塊的I/O端口連接； FPGA總控模塊的通訊串口與前沿控制機相連接，前沿控制機通過無線串口模塊與遠程控制機通訊； CXD相機的圖像數(shù)據(jù)與前沿控制機通過USB端口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電控系統(tǒng)，其特征在于，粗置平模塊包含一個陀螺儀和三個直流電機。
3.如權(quán)利要求1所述的電控系統(tǒng)，其特征在于，精置平模塊包含三個相對光柵，三個直流電機和高精度傾斜儀。
4.如權(quán)利要求1所述的電控系統(tǒng)，其特征在于，定位模塊包含一個絕對光柵和一個步進電機。
5.如權(quán)利要求1所述的電控系統(tǒng)，其特征在于，CCD相機曝光控制模塊包含一個GPS和一個CXD相機，CXD相機的圖像信息通過USB傳輸?shù)角把乜刂茩C。
6.如權(quán)利要求1所述的電控系統(tǒng)，其特征在于，F(xiàn)PGA主控模塊與前沿控制機的通訊串口為Max3232芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的電控系統(tǒng)，其特征在于遠程控制機與前沿控制機的通訊模式為無線串口模塊。
【文檔編號】H04N5/235GK204086992SQ201420121803
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】王博, 田立麗, 王政, 韓延本, 王紅旗, 尹志強, 劉衛(wèi)東, 喬琪源 申請人:中國科學院國家天文臺