156m望远镜天文圆顶电控的改造-上海天文台.pdf

　　中　国　科　学　院　上　海　天　文　台　年　刊 ２００９年　总第３０期 　 ＡＮＮＡＬＳＯＦＳＨＡＮＧＨＡＩＯＢＳＥＲＶＡＴＯＲＹ ＡＣＡＤＥＭＩＡ ＳＩＮＩＣＡ 　Ｎｏ．３０，　２００９ １．５６ｍ望远镜天文圆顶电控的改造 祝　杰　曹　凯　郑义劲 （中国科学院上海天文台，上海２０００３０） 提　　要 由于原有１．５６ｍ望远镜的圆顶与天窗控制系统技术相对滞后、常出问题，已经不能满足日常 观测的要求，需要对其进行改造，以实现圆顶随动与天窗红外遥控。改造后的天文圆顶电控系统在 使用中能节省观测时间，简化观测过程，提高观测效率，并且使系统的可靠性增加。 主题词：圆顶随动— 红外遥控 — ＳＣ６１２１— ＢＣ７２１０— 抗干扰 分类号：Ｐ１１２，ＴＵ２４４．６ １　引　言 由程序自动控制圆顶位置的技术已经在许多天文圆顶上实现并运用，提高了观测效率。 另外在控制系统中使用了变频电机，可以提高定位的准确度。因为天窗机械马达控制部分安 装在圆顶上，而圆顶要３６０°旋转，故而用传统的方法通过电缆线来传送控制信号十分不便，可 采用红外通信方式来解决这个问题，而红外遥控芯片具有电流小、工作电压范围宽、抗干扰能 力强、价格低的优点，效果十分理想。本文拟从两方面对改造情况进行介绍。 ２　圆顶随动系统 圆顶随动系统分为两大部分：圆顶位置数据的采集与电机运动控制。这两部分形成一个 闭环系统，如图１所示。简单来说，编码器根据圆顶所在位置生成圆顶位置数据，通过采集编 图１　圆顶随动系统框图 Ｆｉｇ．１　ＢｌｏｃｋＤｉａｇｒａｍｏｆＤｏｍｅＳｅｒｖｏ 收稿日期：２００９０５３１；　修回日期：２００９０６２９ ８０ 中 国科 学 院上 海 天 文 台年 刊　　　　　　　　　　　　　２００９年 码电路传送到ＰＣ机，ＰＣ机将其与电脑控制程序给出的望远镜位置数据进行比对，经过计算后通过驱动输出 电路输出控制信号，操控电机变频器，以驱动电机运动，使圆顶到达预定位置。 ２．１圆顶位置数据的采集 要控制圆顶的运动首先要明确其实际位置，实际上对圆顶位置的要求精度并不很高，所以 考虑到性价比后，我们采用增量式编码器。我们在圆顶轨道下安装一个设计好的橡胶转轮，使 圆顶旋转一圈的同时橡胶滚轮也旋转一圈，把编码器安装在这个转轮的中心，就可以较为准确 地收集圆顶对应的位置数据。接下来就是将编码器信号采集到编码电路，通过这个电路的分 析，计算后传输到ＰＣ机中的主控板，然后通过总线将位置信号输入控制程序，进行分析计算， 为输出电机驱动信号做准备。图２为编码电路的原理图，它主要有Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４个部分； 图２　编码电路原理图 Ｆｉｇ．２　ＣｏｄｉｎｇＣｉｒｃｕｉｔＳｃｈｅｍａｔｉｃＤｉａｇｒａｍ Ａ为编码器信号采集部分，设计的电路必须能有效地去除机械抖动产生的误差，并能分析 判断转动方向。其两路输出中一路为转动方 向信号，一路为计数脉冲信号。这两 路信号都送到单片机中由单片机进行分析处 ［１］ 理 。 Ｂ为机械复位信号输入部分，由于圆顶经 多圈转动后会使计数器产生累积误差，从而影 响到圆顶位置的确定精度，所以在圆顶轨道的 正南方向上装一个红