电路 L_.形 电针流速率伶悉器路玮附 1.电源分配电路 压电射该速率传感器由外部±15V直流电源供电。电源分配电 路如图2.3所示,该电路由三端电压调整器780579L05、78112和 79!12构成给压电乘驱动电路、电桥电骆和补偿电路提供性能稳定 的工作电压(士5V和士12V) +12V 7915 图2.3电军分配电路
2.压电泵驱动电路 压电泵驱动电路如图2.4所示。运算放大器741电阻Ra~Rn 和压电陶瓷双晶片P2构成一个自谐振荡器,三极管9013和电阻 R1、Ru构成一个控制子电路控制自谐振荡器的起振。图中Vs为单 片微机提供的控制信号,其高电平为5V,低电平为0V.当V为高 电平时,9013饱和其集电极为低电平。这时自谐振荡器不能起振, 其谐振元件P2不可能谐振。从本章2.1.1压电射流速率传感器的工 作原理可知此时压电射流速率传感器不能敏感输入角速度a,即 传感器处于非工作状态,当VN为低电平时,9013截止,其集电极为 高电平。这时,自谐振荡器自动起振,并稳定在P2的谐振频率上 + 12v 图2.4压电蒹驱动电路 3.电桥电路和补偿电路 电桥电路和补偿电路如图25所示。电桥由精密电阻R,R3和 热敏电阻r1、r2构成,可调集成稳压器317和电阻R2R3构成一稳压 电源,给热敏电阻提供适当的工作电压V V=1.25(1+R3/R2) 电桥输出信号经三级放大增强到设计值第一级放大器为高精度低 溧移的斩波自稳零式运算放大器7650,其外围电阻
其放大倍数 第二级为低通滤波放大器,其传递函数为 R CC S+[(RI+Ru)C,R,e R 直流放大倍数为 k 第三级为差分式放大器,有叠加补偿电压V之功能,可以消除零位 电压,其输出 (2.11 为使补偿运算简单而可掌取R1=R4,R1=R,并令 (2.12 从而,式(2.11)简化为 V,=A, V:+V 补偿电路由8位单片微机MSC8749及其外围电路构成,完成 零位补偿和零位温度漂移补偿。传感器的输出V作为零位采样信 号V。这样V中包含了传感器系统的综合性零位偏差。测温元件 AD590安装在角速率敏感元件腔体内。零位采样和温度采样由同 片ADC0809执行。单片微杋计算出的零位和零位温度漂移补偿量 V。经DAC0832输出。下面简述补偿原理。 Vn(t)=AV2+V=V+f(6,△0)+k·饿+V。(2,14) 式中为输入的角速度:k为比例因子设计值,即k=A1·A:·A3 V。为敏感元件和电路的零位偏差,由于电路老化及其他不稳定因 素,v。在传感器的寿命期限内不是常量;f(,△)是零位温度漂移 量,0~f(0,△0)的关系预先以数据表格形式存贮在单片做机的
RM中 )传感器准备工作状态的岺位补偿 传感器准备工作的初始时刻,单片微机输出高电平V使压电 泵不工作,从而传感器不敏感输入角速度=k·m0,问时,单片 机置V,=0,在传感器的准备时间T内,零佗温度漂移f(,△)= 0。这样,式(2,14)为 0≤≤1 (2.15) 然后,采样V(t)N次并平均,得到零位偏差V4,令V.=-V并在 tn时刻(t<T)输出,使 V()=V+V=0 2)传感器亡作状态的位温度漂移补偿 =T时刻,单片微机输出低电平v、,从而启动压电泵,传感器 进入工作状态,同时,开始位滠度漂移补偿,每隔0.1s采惮一次温 度数据由程序确定瓣时温度所在的温度区间,并用插值法计算出当 荊温度与前一时刻温度之差△θ对应的≯位温度漂移谴△f(,△θ 然后,反极性叠加在原零位补偿值v.上,即 V.=1.-△(6,△ 这样,维持 (2.18) §2,2气体速率传感器应用电路 气体速率伶感器的L作原理和·一般杭械式速率陀螺不岡,它是 种瓯态型角速率检測装置这种传感器和机械速率陀螺相比·其优 点是:不需要外加驱动电路.常直流电源厂作,输出也是直流,工作寿 命长,耐振动冲击性能好。这里介绍TA70系列气伟速率传感器的 电子驱动电路,是跟传感器合为体的小型混合电路.其体积小,重 量轻 这种传感器内部有高放大器,枚需要用:13V和…V
种电源并要求这些电源性能稳定和波动小。如图2.6所示,电源线 的传惑器侧连接电容器特别是电源跟传感器的连线较长时,必须在 传感器的端部接入电容器 气话传器 7,e桌 SIgNAL&ND 图2,6传感器的外摆线 气体速率传感器有偏置电压输出该电压随环境温度和时间而 变。因此,若要得到纯粹的角速度输出,就必颁采取措施将偏置电压 去掉,偏置电压相当于2~4/s角速度时的输出电 图2.7-2.9分别示出消除偏置电压的电路图2.7是采用运算 放大器的电路,用于简单测试,通过调整vR可将约士500mV的偏 置电压去 图27用VR刻榈置电压 28是用截止频率约a00Hz的高通滤波器去掉偏置电压 的电路,可用于检船舶等的播摆角速度。但应注意,输入一定角速