一种大气相干长度测量仪机架控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大气相干长度测量仪机架控制系统，包括中央控制器，中央控制器通过串行通讯口与上位机通讯连接，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，方位轴编码器、俯仰轴编码器分别接入中央控制器。本发明专利技术主要应用于整层大气相干长度测量仪的机架控制，实现定位、跟踪及调焦功能。

【技术实现步骤摘要】
一种大气相干长度测量仪机架控制系统
本专利技术涉及大气相干长度测量仪领域，具体是一种大气相干长度测量仪机架控制系统。
技术介绍
激光在湍流大气中传输时，由于大气中折射率起伏导致光波阵面畸变，引起光束漂移、光斑扩展和光强起伏等湍流效应。描述湍流效应时，广泛使用的参数为大气相干长度(用r0表示)，大气相干长度描述了传输路径上的综合湍流强度，是用于激光大气传输和自适应光学研究的重要参量。整层大气相干长度测量仪，根据差分像运动原理通过观测恒星测量整层大气相干长度。为实现整层大气相干长度的测量，要求大气相干长度测量仪具有实时跟踪恒星的功能，同时，为了能够通过望远镜观测到恒星，并通过CCD成像测量相干长度，一般需要望远镜焦距较长，因此CCD视场往往很小，这就要求大气相干长度测量仪具有较高的跟踪和定位精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大气相干长度测量仪机架控制系统，以实现大气相干长度测量仪定位、跟踪及调焦功能。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：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。所述的一种大气相干长度测量仪机架控制系统，其特征在于：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。所述的一种大气相干长度测量仪机架控制系统，其特征在于：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。所述的一种大气相干长度测量仪机架控制系统，其特征在于：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。所述的一种大气相干长度测量仪机架控制系统，其特征在于：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。本专利技术采用带有DSP内核的单片机做系统的中央控制器，具有计算能力强、控制灵活、体积小、抗干扰能力强的特点。采用步进电机驱动方位轴和俯仰轴，具有控制简单、体积小巧、易于集成的特点。采用多圈绝对型编码器作为速度和位置检测元件，稳定可靠，精度高，同时位置掉电不丢失的特点。附图说明图1为本专利技术电路原理框图。图2为本专利技术中方位轴、俯仰轴控制电路原理简图。图3为本专利技术调焦轴控制电路原理简图。具体实施方式如图1所示。一种大气相干长度测量仪机架控制系统，包括中央控制器，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，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，方位轴编码器、俯仰轴编码器分别接入中央控制器；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；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。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。如图2所示。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U本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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O...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭逢富，何枫，张巳龙，侯再红，吴毅，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34