基于Zigbee无线网络的新一代小型化光纤定位单元设计
本文选题:LAMOST + 小型化设计 ; 参考:《中国科学技术大学》2017年硕士论文
【摘要】:LAMOST(The Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope)是一个反射式施密特天文望远镜,它的最重要组成部分就是一个直径为1.75m的焦面板,并且在焦面板上安装有4000根光纤。为了 4000根光纤的准确定位,在焦面板上还安装有4000个光纤定位单元,每一个光纤定位单元精确的控制着一根光纤的位置。作为中国科技大学工程科学学院自主创新和设计的国家大科学工程项目,截止到2017年,LAMOST的光纤定位系统已经稳定的工作了 9个年头。但随着LAMOST天文望远镜的不断优化和改进,现在对其提出了更高的观测要求。为了达到这个要求,就需要将光纤定位单元小型化设计。每一个光纤定位单元包含3部分:无线驱动板系统、双回转机械机构、2个步进电机。为了将光纤定位单元小型化设计,将步进电机的直径从10mm缩小到了 6mm,但双回转机械结构的尺寸还要由无线驱动板来决定,所以小型化无线驱动板成了本毕业设计的重点和难点。上一代无线驱动板的长度和宽度分别为104mm和15mm,其主要有基于Zigbee无线通信的片上系统和步进电机驱动模块两部分组成。为了将其小型化设计,本课题采取了两个步骤。第一步,用TI公司开发的基于IEEE 802.15.4和Zigbee的无线单片机CC2530代替飞思卡尔公司开发的MC13213无线单片机。MC13213的尺寸为9mm×9mm,而CC2530的尺寸为6mm×6mm,不仅比MC13213尺寸小很多,而且在性能上优于MC13213。第二步,重新设计整个无线驱动板,其中包含更换更小尺寸的元器件和重新布局元器件的位置,以达到最好的通信性能。最终,在满足各种功能的前提下,无线驱动板的整体尺寸相对于上一代缩小了 40%,这样使得每个光纤定位单元的尺寸可以设计的更小,最终达到了光纤定位系统的小型化设计。
[Abstract]:LAMOST(The Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescopeis a reflective Schmidt astronomical telescope, the most important component of which is a 1.75m diameter focal panel, on which 4000 optical fibers are mounted. In order to locate 4000 optical fibers accurately, 4,000 optical fiber positioning units are installed on the focal panel, each optical fiber positioning unit accurately controls the position of one optical fiber. As an independent innovation and design project of China University of Science and Technology, the optical fiber positioning system of LAMOST has been working steadily for 9 years by 2017. However, with the continuous optimization and improvement of the LAMOST telescope, higher observation requirements have been put forward. In order to meet this requirement, it is necessary to miniaturize the optical fiber positioning unit. Each optical fiber positioning unit consists of three parts: wireless drive board system, double rotary mechanism, and 2 step motors. In order to miniaturize the fiber optic positioning unit, the diameter of the stepping motor was reduced from 10mm to 6mm, but the size of the double-rotating mechanical structure was determined by the wireless drive board. So miniaturized wireless drive board has become the focus and difficulty of the graduation design. The length and width of the previous generation wireless driver board are 104mm and 15mm respectively. It mainly consists of two parts: the on-chip system based on Zigbee wireless communication and the stepper motor driving module. In order to miniaturize the design, this paper takes two steps. The first step is to use the wireless MCU CC2530 based on IEEE 802.15.4 and Zigbee developed by TI Company to replace the MC13213 wireless MCU .MC13213 developed by Freescale Company, and the size of CC2530 is 6mm 脳 6mm, which is much smaller than that of MC13213, and its performance is better than that of MC1321313. The second step is to redesign the entire wireless driver board, which includes the replacement of smaller components and the repositioning of components to achieve optimal communication performance. Finally, under the premise of satisfying various functions, the overall size of the wireless driver board is reduced by 40 parts compared with the previous generation, which makes the size of each optical fiber positioning unit smaller, and finally achieves the miniaturization design of the optical fiber positioning system.
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH751;TN92
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,本文编号:1795081
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