[發(fā)明專利]一種天線伺服控制裝置及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410737848.2
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104503283A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐海軍;胡明武;葉圣江
• 申請（專利權(quán)）人: 成都國衛(wèi)通信技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11340
• 代理人: 郭霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種天線控制裝置，尤其涉及一種接口數(shù)量少、通訊速度快的天線伺服控制裝置及控制方法。

背景技術(shù)

天線應(yīng)用非常廣泛，如衛(wèi)星天線、雷達(dá)天線、車載天線等，其中的中、大型天線一般需要控制裝置來實現(xiàn)天線的旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)最佳的信號接收效果。為了實現(xiàn)天線的精確控制，一般采用伺服控制裝置對天線進(jìn)行控制。

傳統(tǒng)天線伺服控制裝置的通信方式有兩種，一種是控制器與電機直接相連，電機通過機械傳動裝置帶動天線旋轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)的電氣控制部分如圖1所示，一個控制器分別控制多個獨立電機，圖1中示出了第一電極至第N電機，這種結(jié)構(gòu)對控制器的接口數(shù)量要求較多，不具備利用總線的分時復(fù)用功能，從而難以簡化連線，導(dǎo)致連線復(fù)雜且成本高的缺陷；另一種為間接相連，即控制器通過總線和總線分支線與電機連接，電機通過機械傳動裝置帶動天線旋轉(zhuǎn)，這種結(jié)構(gòu)的電氣控制部分如圖2所示，一個控制器通過一條CAN總線和多條總線分支線分別與多個電機連接，圖2中示出了第一電極至第N電機，因為CAN總線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最快速度為1Mbps，其物理層、鏈路層等各個環(huán)節(jié)都遵守這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，速度難以提高，所以這種結(jié)構(gòu)的通訊速度慢，不能滿足高速伺服控制需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種接口數(shù)量少、通訊速度快的天線伺服控制裝置及控制方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：

一種天線伺服控制裝置，包括控制器、電機和機械傳動裝置，所述電機通過所述機械傳動裝置驅(qū)動所述天線，所述天線伺服控制裝置還包括RS485總線、用于與所述控制器雙向通訊并驅(qū)動所述電機的節(jié)點適配器和用于對所述節(jié)點適配器進(jìn)行外部控制的外控設(shè)備，所述控制器的通訊端與所述RS485總線連接，所述RS485總線通過多條總線分支線與多個所述節(jié)點適配器的通訊端一一對應(yīng)連接，多個所述節(jié)點適配器還分別與多個所述電機的信號端和多個所述外控設(shè)備的信號輸出端連接。

上述結(jié)構(gòu)中，RS485總線是一種常見的串行總線標(biāo)準(zhǔn)，采用平衡發(fā)送與差分接收的方式，因此具有抑制共模干擾的能力。RS485總線具有硬件設(shè)計簡單、控制方便、成本低廉、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點，現(xiàn)廣泛用于工業(yè)控制、小區(qū)監(jiān)控、水情監(jiān)控、地震勘探等領(lǐng)域，其中RS(Recommended?Standard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，RS485接口標(biāo)準(zhǔn)的最大傳輸距離為2000m，通信速率限制在93.75Kbps；當(dāng)通信距離＜100m時，通信速率可達(dá)20Mbps，且隨著半導(dǎo)體技術(shù)和工藝的進(jìn)步，速度還可進(jìn)一步提升，RS485總線具有差分結(jié)構(gòu)，即用一對差分線傳輸信號，一根為傳輸差分正端信號，另一根傳輸差分負(fù)端信號，差分線可使用廉價的雙絞線。節(jié)點適配器作為與控制器雙向通訊并驅(qū)動電機運行的設(shè)備，配合RS485總線和總線分支線實現(xiàn)控制器間接控制電機的功能。控制器與節(jié)點適配器之間采用主從通信的方式，控制器作為總線的主節(jié)點，而各節(jié)點適配器作為從節(jié)點，通信由主節(jié)點發(fā)起，從節(jié)點收到相應(yīng)的信息后應(yīng)答主節(jié)點，節(jié)點適配器4最多可到256個。外控設(shè)備用于外部控制信號的輸入，以便于用戶參與實現(xiàn)更加精確的控制。電機作為伺服執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動天線在若干個自由度旋轉(zhuǎn)，電機通過連線與節(jié)點適配器連接，可支持多種類型電機，如步進(jìn)電機、無刷直流電機等。電機可以通過傳動齒輪或者齒形帶驅(qū)動機械傳動裝置，以此控制天線轉(zhuǎn)動。

具體地，所述控制器包括主MCU和主收發(fā)器，所述主MCU與所述主收發(fā)器之間通過主發(fā)送信號線、主接收信號線、主發(fā)送控制線和主接收控制線對應(yīng)連接，所述主收發(fā)器與所述RS485總線對應(yīng)連接；所述節(jié)點適配器包括從MCU、從收發(fā)器、隔離器和電機驅(qū)動器，所述從MCU與所述從收發(fā)器之間通過從發(fā)送信號線、從接收信號線、從發(fā)送控制線和從接收控制線對應(yīng)連接，所述從MCU與所述隔離器連接，所述隔離器分別與所述電機驅(qū)動器和所述外控設(shè)備的信號輸出端連接，所述電機驅(qū)動器與所述電機的信號端連接，所述從收發(fā)器與所述總線分支線一一對應(yīng)連接；多條所述總線分支線與所述RS485總線連接。

主MCU和從MCU分別作為控制器和節(jié)點適配器的核心芯片，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和控制；主收發(fā)器和從收發(fā)器分別作為控制器和節(jié)點適配器之間的通訊終端部件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)；隔離器為信號隔離器，可選光耦合隔離器或數(shù)字隔離器，是將輸入單路或雙路電流或電壓信號，變送輸出隔離的單路或雙路線性的電流或電壓信號，并提高輸入、輸出、電源之間的電氣隔離性能。