[发明专利]基于陀螺仪自动导航系统的发电装置

权利要求书

1.一种基于陀螺仪自动导航系统的发电装置，其特征在于：包括底座（100）、设置在底座（100）上的机架（101）、竖直且旋转设置在底座（100）且上穿过机架（101）的外壳体（103）、设置在外壳体（103）上的发电风机（102）、同轴设置在外壳体（103）上的变向从动齿轮组（104）、设置在底座（100）上且与变向从动齿轮组（104）啮合的变向驱动齿轮组（105）、设置在底座（100）上且与用于与变向从动齿轮组（104）啮合的锁位装置（106）、以及设置在机架（101）上且用于支撑外壳体（103）的支撑装置（114）；

还包括电控装置；

电控装置包括安装在外壳体（103）上端或外壳体（103）的检测杆上的陀螺仪、与陀螺仪电连接的串口控制装置、导航计算机、中控机、以及控制器；

陀螺仪，当风吹外壳体（103）或检测杆时，风吹外壳体（103）或检测杆产生侧倾变形，陀螺仪采集其侧倾变形参数变为电流信号；

串口控制装置，接收陀螺仪输出的电流信号转为频率信号，计算出电流值后输出信号；

导航计算机，接收串口控制装置输出信号，并将控制信号输出；

中控机，作为发电装置的主计算机，接收导航计算机的信息，并生产日志反馈给工作人员，中控机向导航计算机发送心跳信号，通过心跳信号检测导航计算机运行状态，当导航计算机为反馈心跳信号，中控机启动备用计算机并替代导航计算机；

控制器，接收中控机或导航计算机的控制信号，控制对应执行机构动作；

串口控制装置包括用于接收陀螺仪电流信号的电流/频率转换电路（1）与输入端与电流/频率转换电路（1）电连接且输出端与导航计算机电连接的频率串口输出电路（2）；

电流/频率转换电路（1）包括积分器模块（11）、比较器模块（12）、逻辑电路模块（13）、开关电路（14）、以及恒流源电路（15）；

积分器（11）对输入电流lin进行积分；比较器模块（12）将积分器（11）的积分输出电压与比较器模块（12）的阈值电压比较；当积分输出电压达到比较器阈值时，比较器模块（12）输出电压翻转，逻辑电路模块（13）输出脉冲频率；开关电路（14）接收输出的脉冲频率后，恒流源电路（15）对积分器（11）提供复位电流；

频率串口输出电路（2）包括数字隔离电路（21）、内嵌ARM核的处理器（22）、以及串口收发器（23）；

数字隔离电路（21）接收逻辑电路模块（13）输出的脉冲频率；处理器（22）接收数字隔离电路（21）的信号，处理器（22）通过ARM核中的编程，计算电流值；

串口收发器（23）通过通用异步收发传输器UART接收计算的电流值，并经其发送给导航计算机。

2.根据权利要求1所述的基于陀螺仪自动导航系统的发电装置，其特征在于:在ARM核的FPGA中编写两个的计数器，一个计数器用来接收正通道输出频率，一个计数器用来接收负通道输出频率；计数器测算的频率值通过FPGA的内部总线传输到ARM核中进行运算，将频率换算成输入的电流；

ARM中运算基于电流/频率转换电路输入输出关系的线性公式：

；

式中：f_out——正负通道输出频率；k——标度因数；I_in——输入电流；f_zero——输出零偏；

按线性公式计算电流/频率转换电路的输入电流：

；

在串口收发器（23）的串口传输中设置有握手协议，即导航计算机通过串口向ARM发送同步字节0xAA或0x55，ARM在接受到同步字节后再用串口发送电流值给导航计算机；

积分器模块（11）包括积分器U3A、以及连接在积分器U3A脚1与恒流源电路（15）之间的电容C1, 积分器U3A脚2外接输入电流，脚3接地；

恒流源电路（15）包括与负电源电连接的电阻R1以及与正电源电连接的电阻R8；

比较器模块（12）包括电连接相同的比较器U2、U4; 比较器U2、U4的输入端分别接积分器U3A输出端，比较器U2、U4的输出端分别接逻辑电路模块（13）的逻辑控制器的端口D；比较器U2、U4脚3接输入基准电压，基准电压为各自对应稳压管D1、D2的电压；

逻辑电路模块（13）包括电连接相同的逻辑控制器U1A、U1B；逻辑控制器U1A、U1B的端口D接输入信号，逻辑控制器U1A、U1B的端口CLK接时钟脉冲，端口CLR为清零端口；逻辑控制器U1A的端口Q输出正信号、逻辑控制器U1B的端口Q输出负信号；

开关电路（14）包括两个电连接相同的场效应管Q1、Q2；场效应管Q1、Q2的源极S各自接对应的电源；场效应管Q1、Q2的栅极G通过各自对应电阻接各自对应的逻辑控制器的端口Q。