本發明涉及機載光電吊艙相機電機限位保護，具體涉及用于機載光電吊艙相機電機限位系統的電路、系統及方法。

背景技術：

1、在電機控制設備中，限位位置的保護是至關重要的組成部分，傳統的限位保護措施主要包括三種，機械限位、電限位和軟件限位。其中，1.機械限位：通過硬件結構碰撞等措施，阻塞運動部件使電機停下；2.電限位：通過霍爾元件、行程開關、光電開關等裝置反饋運動位置的限位信息，通過單片機控制，使電機停止轉動；3.軟件限位：通過單片機讀取電位計數值或編碼器數值等位置信息，根據之前的標定信息反饋位置限位信息，在完成信息比對后控制電機停止轉動。在現有技術方案中一般都是這三種措施的相互組合。但是，一旦在單片機宕機的情況下，電限位控制和軟件限位控制都會失效，將只能通過機械限位的碰撞使電機停止轉動，這將給整個系統帶來不可逆的損害，為此現有技術中對此進行改進疊加一個獨立單片機或是fpga可編程邏輯芯片使用，但是這類電路通常穩定性低，邏輯結構復雜且成本高，因此這類方案不太適配于機載光電吊艙高性能相機。

2、需要說明的是高性能相機屬于精密儀器范疇，設備一旦在單片機宕機的情況下，運動部件在機械限位處發生碰撞后，主要帶來以下3個隱患：1.昂貴設備的碰撞損耗，紅外探測機芯和鏡片等部件價格較高同時易碎，所以過度的碰撞，將傳導到機芯和鏡片上，嚴重影響其使用壽命；2.影響機載光電吊艙光學載荷設備的光軸一致性，機載光電吊艙，內部包含有中波紅外、短波紅外、近紅外、可見光和激光器等不同載荷探測器，設備在整機聯調測試前，即需要進行較為復雜的光軸一致性標定，不同載荷過度的限位機械碰撞，將使各載荷的視軸中心一致性偏離原有位置，使設備失去光軸一致性，需要重新進行標定；3.在機械結構位置停下來后，電機的轉動力矩一致存在，即長時間在機械結構部分堵轉，容易燒毀電機。

3、基于此，本領域技術人員亟需一種全新的更簡單的穩定性更高的功耗更低的電機限位保護措施以適配于機載光電吊艙相機。

技術實現思路

1、因此，本發明要解決的技術問題在于克服上述現有技術中存在的缺陷，從而提供用于機載光電吊艙相機電機限位系統的電路、系統及方法。

2、用于機載光電吊艙相機電機限位系統的電路，包括：

3、主控制器；

4、與主控制器正相pwm輸出端和正相霍爾單元輸出端連接的正相與門單元；

5、與主控制器反相pwm輸出端和反相霍爾單元輸出端連接的反相與門單元；

6、與正相與門單元的輸出端和反相與門單元的輸出端連接的譯碼單元；

7、以及與譯碼單元兩個輸出端連接的直流電機驅動單元。

8、優選的，還包括：正相比較單元、正相分壓單元、反相比較單元和反相分壓單元；

9、正相霍爾單元、正相比較單元、正相分壓單元以及正相與門單元依次信號連接；

10、反相霍爾單元、反相比較單元、反相分壓單元以及反相與門單元按依次信號連接。

11、優選的，所述正相分壓單元與反相分壓單元電路結構相同；

12、正相分壓單元由第一電阻和第二電阻構成；

13、正相比較單元的5v電壓輸出端與第一電阻和第二電阻串聯接地；

14、與3.3v電壓連接的正相與門單元和主控制器并聯后與第二電阻串聯接地。

15、用于機載光電吊艙相機電機的限位系統，包括用于機載光電吊艙相機電機限位系統的電路，還包括：

16、供電單元、工控機、串口單元、鏡片電位計、電機以及中波紅外鏡頭；

17、供電單元分別與串口單元、正相與門單元、反相與門單元、譯碼單元、直流電機驅動單元、正相比較單元、反相比較單元、鏡片電位計、正相霍爾單元以及反相霍爾單元供電連接；

18、工控機通過串口單元與主控制器連接；

19、鏡片電位計的輸出端與主控制器連接；

20、直流電機驅動單元的正相電機輸出控制端和反相電機輸出控制端均與電機連接；

21、電機的正相電機控制端和反相電機控制端與中波紅外鏡頭連接。

22、優選的，工控機通過串口單元與主控制器連接，具體地：

23、工控機通過第一全雙工接線與串口單元連接；

24、串口單元通過第二全雙工接線與主控制器連接。

25、用于機載光電吊艙相機電機的限位方法，基于用于機載光電吊艙相機電機的限位系統實現，包括：

26、應用于主控制器處于宕機時制動限位流程：

27、主控制器宕機時：主控制器正相pwm信號和反相pwm信號均輸出：

28、分別實時從正相霍爾單元和反相霍爾單元獲取限位信號，以及從主控制器獲取pwm信號；

29、當正相限位信號為高電平，反相限位信號為低電平時，正相與門單元和反相與門單元共同控制電機進行反轉脫離正相限位處，直至正相限位處信號為高電平，反相限位信號為高電平；正相與門單元基于與門邏輯輸出高電平，譯碼單元輸出高電平，直流電機驅動單元輸出低電平，控制電機處于制動狀態；

30、當反相限位信號為高電平，正相限位信號為低電平時，控制電機進行反轉脫離反相限位處；直至反相限位處信號為高電平，正相限位信號為高電平；反相與門單元基于與門邏輯輸出高電平，譯碼單元輸出高電平，直流電機驅動單元輸出低電平，控制電機處于制動狀態。

31、優選的，還包括應用于主控制器處于限位保護狀態時流程：

32、主控制器處于限位保護狀態時：中波紅外鏡頭處于限位處，電機處于保護態；其中，中波紅外鏡頭處于限位處具體表現為：同一時刻下，反相pwm信號和反相限位信號僅一個為高電平，正相pwm信號和正相限位信號僅一個高電平；

33、分別實時從正相霍爾單元和反相霍爾單元獲取限位信號，以及從主控制器獲取pwm信號；

34、主控制器對應相輸出pwm信號至對應與門單元，對應與門單元基于與門邏輯輸出低電平，譯碼單元輸出高電平，直流電機驅動單元輸出低電平，控制電機處于制動狀態。

35、優選的，還包括應用于電機與主控制器均為正常狀態時流程：

36、電機與主控制器均處于正常狀態時有兩種情況分別為：一個是正相與門單元和反相與門單元輸出僅一個高電平，另一個是正相與門單元和反相與門單元輸出均為低電平；

37、當僅有正相與門單元輸出為高電平時，譯碼單元正相輸出端輸出高電平，反相輸出端輸出低電平、直流電機驅動單元正相輸出端輸出高電平，反向相輸出端輸出低電平，控制電機進行正轉；

38、當僅有反相與門單元輸出為高電平時，譯碼單元反相輸出端輸出高電平，正相輸出端輸出低電平、直流電機驅動單元反相輸出端輸出高電平，正向相輸出端輸出低電平，控制電機進行反轉；

39、當正相與門單元和反相與門單元輸出均為低電平，譯碼單元輸出高電平，直流電機驅動單元輸出低電平，控制電機處于制動狀態。

40、本發明技術方案，具有如下優點：

41、本發明的技術方案可以在主控制器宕機狀態下，對電機進行電限位的保護，使電機運動部分制動在電限位處，防止其造成碰撞損害。在本發明中通過利用比較器芯片、與門芯片、譯碼器芯片和直流電機驅動芯片等部件，組成組合邏輯電路模塊，使得在限位處的制動能力，獨立于主控制器，從而在限位位置處可以使直流電機進行主動的制動剎車。且即使在非限位處，當電機運行過程中，主控制器出現問題時，利用組合邏輯電路控制，也可以最終將電機轉換為制動狀態，可以實現穩定的控制閉環，防止結構部分造成碰撞傷害。