專利名稱：一種三相角位移傳感器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)中角位移傳感器，具體涉及三相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)用的角位移傳感器電路。
背景技術(shù)：
三相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置已得到廣泛應(yīng)用，電動(dòng)機(jī)一般具有6K個(gè)定子凸極和4K個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，此處K系定子凸極的極對(duì)數(shù)，可以等于1、2、4等，其中以K = 2應(yīng)用最為廣泛。6K個(gè)定子凸極在圓周上均布，極弧角(π /6Κ)，定子凸極上都嵌有線圈，屬于同一相的I個(gè)定子凸極均布，其線圈各自連成相繞組，所以定子凸極的相號(hào)在圓周上順時(shí)針地按Α、B、C，A循環(huán)排列。4k個(gè)轉(zhuǎn)子凸極也在圓周上均布，相弧角稍大于(π /6Κ)，當(dāng)定子繞組中中按Α、B、 C，A順序通以電流時(shí)，定子凸極不斷吸引轉(zhuǎn)子凸極，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子就逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，轉(zhuǎn)子每次轉(zhuǎn)動(dòng)(η/6Κ)角度，就要對(duì)定子繞組的通電換相。角位移傳感器是開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的必備裝置，傳感器除了提供換相控制所需的角度信號(hào)，角度信號(hào)的頻率正比于電動(dòng)機(jī)正比于轉(zhuǎn)速，還可用來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行于反饋控制和保護(hù)。通常，角位移傳感器由齒盤和傳感器板構(gòu)成，齒盤隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，齒數(shù)與轉(zhuǎn)子凸極數(shù)相同，齒弧角占一半齒距。傳感器扇形，固定在定子上，靠三個(gè)個(gè)溝槽式光電開關(guān)檢測(cè)方位和轉(zhuǎn)向。圖1是現(xiàn)有的三相角位移傳感器用傳感器板的示意圖。三個(gè)溝槽式光電開關(guān)Ε” E2和&呈逆時(shí)針轉(zhuǎn)向均勻排列，相鄰的兩個(gè)間方位相差7. 5° (π /24)，溝槽的中心在半徑為75毫米的圓弧上，發(fā)光二極管所處圓弧的半徑稍大。三個(gè)光電開關(guān)的型式和規(guī)格相同， 這種光電開關(guān)的尺寸合適，定位比較準(zhǔn)確，所用光源是壽命較長(zhǎng)的發(fā)光二極管；檢測(cè)元件是光電二極管，帶負(fù)載能力較強(qiáng)，反應(yīng)速度也較快。圖2是現(xiàn)有三相角位移傳感器電路的連接圖。光電開關(guān)E1A2和&的發(fā)光二極管串聯(lián)后，再通過(guò)一個(gè)電阻Rl由電源VCC供電，光電三極管輸出時(shí)分別接有上拉電阻R2、R3、 R4。傳感器的輸出級(jí)是三只作開環(huán)放大的運(yùn)放Nn、N12、N13，每個(gè)運(yùn)放的一輸入端接光電三極管輸出信號(hào)，另一輸入端上加有從電源E分壓而得的公共基準(zhǔn)電壓VCC*R6/(R5+R6)，三只運(yùn)放Nn、N12、N13屬同一個(gè)芯片，輸出時(shí)分別串有限流電阻R7、R8、&。按照?qǐng)D1示光電開關(guān)的檢測(cè)方位，A、B相角度信號(hào)由光電開關(guān)E” E3測(cè)得經(jīng)過(guò)圖2所示的運(yùn)放同相放大后，就能輸出正常的角度信號(hào)。而光電開關(guān)E2不同，其輸出信號(hào)的相位正好與要求的C相角度信號(hào)相反，所以輸出級(jí)運(yùn)放要改為反相放大，亦即運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端接法要對(duì)換。對(duì)于現(xiàn)有的三相角位移傳感器電路，要使三相角位移傳感器電路的相間輸出相位差為15° (π/12)，那么只能將傳感器板的兩個(gè)光電開關(guān)的角度差改為15° (π/12)。這時(shí)三個(gè)運(yùn)放的接法完全一樣，輸出信號(hào)也比較對(duì)稱，但光電開關(guān)仏、E2和&的分布比較散，必須增大傳感器板的面積。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供的新型三相角位移傳感器電路，適用于電動(dòng)機(jī)定子/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為24/16的情況。本實(shí)用新型提供的新型三相角位移傳感器電路，包括封裝在同一基座上的三個(gè)一體溝槽式光電開關(guān)E11、E12和E13，光電開關(guān)E11、E12和E13呈逆時(shí)針轉(zhuǎn)向均勻排列，相鄰的兩個(gè)間方位相差7. 5°，溝槽中心所處的圓弧的半徑是75毫米；光電開關(guān)En、E12和E13分別有一發(fā)光二極管和一光電三極管組成，光電開關(guān)En、E12和E13的發(fā)光二極管串聯(lián)后，再通過(guò)一個(gè)電阻R1由電源E供電，光電開關(guān)En、E12和E13的光電三極管輸出時(shí)分別接有上拉電阻R2、 R3和R4 ；電阻&與電阻&串聯(lián)，由電源VCC供電，組成分壓電路；其中，該三相角位移傳感器電路還包括三只作開環(huán)放大的運(yùn)放N1J2和N3,正反饋電阻R7A8和&，二極管D1、D2、D3 ； 光電開關(guān)En、E12和E13的光電三極管的輸出信號(hào)分別加于運(yùn)放N1A2和N3的同相輸入端，運(yùn)放NpN2和N3的反相輸入端加有公共基準(zhǔn)電壓VCOR6/ (R5+R6)，運(yùn)放的輸出端與同相輸入端間分別接有正反饋電阻R7、R8和R9,運(yùn)放N” N2和N3的輸出端分別反接二極管Dl、D2、D3。當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為M/16時(shí)，定子凸極相號(hào)按順時(shí)針轉(zhuǎn)向A、B、C，A循環(huán)排列，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B和C相的轉(zhuǎn)角信號(hào)分別由En、E12和E13檢測(cè)，運(yùn)放 N1, N2和N3順序輸出A、B、C相的角度信號(hào)方波，相位順序延遲7. 5°。該三相角位移傳感器電路還包括運(yùn)放^，二極管D4 ；運(yùn)放^的反相輸入端接運(yùn)放隊(duì)的輸出端，同相輸入端加有公共基準(zhǔn)電壓VCOR6/(R5+R6)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為12/8時(shí)，定子凸極相號(hào)按順時(shí)針轉(zhuǎn)向A、B、C，A循環(huán)排列，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、 B和C相的轉(zhuǎn)角信號(hào)分別由En、E13和E12檢測(cè)，運(yùn)放N” N3和N21順序輸出A、B、C相的角度信號(hào)方波，相位順序延遲15°。運(yùn)放N21與運(yùn)放N2分屬為兩個(gè)運(yùn)放芯片或集成為一個(gè)運(yùn)放芯片。本實(shí)用新型提供的三相角位移傳感器電路，結(jié)構(gòu)緊湊，在傳感器板上焊接容易定位且安全可靠，適用于電動(dòng)機(jī)定子/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為24/16的情況，并且在不改變光電開關(guān)設(shè)置位置、傳感器板面積無(wú)需增大的情況下，通過(guò)對(duì)電路的進(jìn)一步改進(jìn)，還適用于電動(dòng)機(jī)定子為12/8的情況。

圖1 現(xiàn)有三相角位移傳感器用傳感器板的示意圖；圖2 現(xiàn)有三相角位移傳感器電路的連接圖；圖3 本實(shí)用新型三相角位移傳感器電路的連接圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供的三相角位移傳感器電路，其中，光電開關(guān)的設(shè)計(jì)與電路連接現(xiàn)有的三相角位移傳感器電路相同，三個(gè)一體溝槽式光電開關(guān)E11、E12和E13封裝在一個(gè)專門制作的扇形同一基座上，光電開關(guān)&i、E12和E13，三個(gè)型式、規(guī)格及溝槽尺寸一樣，光電開關(guān) En、E12和E13呈逆時(shí)針轉(zhuǎn)向均勻排列，相鄰的兩個(gè)間方位相差7. 5° (π /24)，溝槽中心所處的圓弧的半徑是75毫米；光電開關(guān)En、E12和E13分別有一發(fā)光二極管和一光電三極管組成， 發(fā)光二極管所處的圓弧半徑比75毫米稍大，光電三極管所處圓弧半徑比75毫米稍小。如圖3所示，光電開關(guān)&i、E12和E13的發(fā)光二極管串聯(lián)后，再通過(guò)一個(gè)電阻隊(duì)由電源E供電， 光電開關(guān)En、E12和E13的光電三極管輸出時(shí)分別接有上拉電阻R2、R3和R4 ；電阻&與電阻 &串聯(lián)，由電源VCC供電，組成分壓電路。與現(xiàn)有的三相角位移傳感器電路不同的該三相角位移傳感器電路還包括三只作開環(huán)放大的運(yùn)放N”N2和N3,正反饋電阻R7A8和R9, 二極管D1、D2、D3 ；光電開關(guān)En、E12和E13的光電三極管的輸出信號(hào)分別加于運(yùn)放N”N2和N3的同相輸入端，運(yùn)放K、N2和N3的反相輸入端加有公共基準(zhǔn)電壓VCOR6/ (R5+R6)，運(yùn)放的輸出端與同相輸入端間分別接有正反饋電阻R7、&和R9,運(yùn)放NpN2和N3的輸出端分別反接二極管 D1、D2、D3。當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為24/16 (k = 4)時(shí)，定子凸極相號(hào)按順時(shí)針轉(zhuǎn)向A、 B、C，A循環(huán)排列，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B和C相的轉(zhuǎn)角信號(hào)分別由&”E12和E13檢測(cè)，運(yùn)放N” N2和N3順序輸出A、B、C相的角度信號(hào)方波，導(dǎo)通比為1/2，角度信號(hào)的周期為 22.5°，相位順序延遲7. 5°。上述的三相角位移傳感器電路，通過(guò)設(shè)置運(yùn)放N2的非門電路，還可以適用于電動(dòng)機(jī)定子/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為12/8的情況。具體為該三相角位移傳感器電路還可以包括運(yùn)放 N21，二極管D4 ；運(yùn)放^的反相輸入端接運(yùn)放N2的輸出端，同相輸入端加有公共基準(zhǔn)電壓 VCOR6/( + )；當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為12/8時(shí)，定子凸極相號(hào)按順時(shí)針轉(zhuǎn)向A、B、 C，A循環(huán)排列，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B和C相的轉(zhuǎn)角信號(hào)分別由En、E13和E12檢測(cè)， 在角位移傳感器齒盤的齒數(shù)為8，齒弧角為齒距45° —半即22. 5°的前提下，運(yùn)放NpN3和 ^順序輸出A、B、C相的角度信號(hào)方波，角度信號(hào)的周期為45°，相位順序延遲15°，具體地，N3輸出的角度信號(hào)比N1延遲15，N2輸出的角度信號(hào)比N3提前7. 5°，N2輸出的角度信號(hào)由^進(jìn)行邏輯“非”后就得到比N3延遲15°的角度信號(hào)。運(yùn)放N21與運(yùn)放N2分屬為兩個(gè)運(yùn)放芯片，或較優(yōu)地集成為一個(gè)運(yùn)放芯片。當(dāng)運(yùn)放 N21與運(yùn)放N2集成為一個(gè)運(yùn)放芯片時(shí)，四個(gè)運(yùn)放分屬共用三只雙運(yùn)放的芯片，這樣設(shè)計(jì)，當(dāng)角位移傳感器輸出全部短路時(shí)，也不會(huì)損壞運(yùn)放。綜上所述，本實(shí)用新型提供的三相角位移傳感器電路，結(jié)構(gòu)緊湊，在傳感器板上焊接容易定位且安全可靠，適用于電動(dòng)機(jī)定子/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為24/16的情況，并且在不改變光電開關(guān)設(shè)置位置、傳感器板面積無(wú)需增大的情況下，通過(guò)對(duì)電路的進(jìn)一步改進(jìn)，還適用于電動(dòng)機(jī)定子為12/8的情況。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制； 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解: 其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種三相角位移傳感器電路，包括封裝在同一基座上的三個(gè)溝槽式光電開關(guān)En、E12 和E13，光電開關(guān)En、E12和E13呈逆時(shí)針轉(zhuǎn)向均勻排列，相鄰的兩個(gè)間方位相差7. 5°，溝槽中心所處的圓弧的半徑是75毫米；光電開關(guān)En、E12和E13分別有一發(fā)光二極管和一光電三極管組成，光電開關(guān)E11、E12和E13的發(fā)光二極管串聯(lián)后，再通過(guò)一個(gè)電阻隊(duì)由電源VCC供電， 光電開關(guān)En、E12和E13的光電三極管輸出時(shí)分別接有上拉電阻R2、R3和R4 ；電阻&與電阻 R6串聯(lián)，由電源VCC供電，組成分壓電路；其特征在于，該三相角位移傳感器電路還包括三只作開環(huán)放大的運(yùn)放K、N2和N3,正反饋電阻R7、R8和R9, 二極管Dl、D2、D3 ；光電開關(guān)En、 E12和E13的光電三極管的輸出信號(hào)分別加于運(yùn)放N”N2和N3的同相輸入端，運(yùn)放NpN2和N3 的反相輸入端加有公共基準(zhǔn)電壓VCC*R6/(R5+R6)，運(yùn)放的輸出端與同相輸入端間分別接有正反饋電阻R7、R8和R9,運(yùn)放K、N2和N3的輸出端分別反接二極管Dl、D2、D3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相角位移傳感器電路，其特征在于，當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為ΜΛ6時(shí)，定子凸極相號(hào)按順時(shí)針轉(zhuǎn)向A、B、C，A循環(huán)排列，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B和C相的轉(zhuǎn)角信號(hào)分別由光電開關(guān)En、E12和E13檢測(cè)，運(yùn)放N。N2和N3順序輸出 A、B、C相的角度信號(hào)方波，相位順序延遲7.5°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三相角位移傳感器電路，其特征在于，該三相角位移傳感器電路還包括運(yùn)放N21，二極管D4 ；運(yùn)放^的反相輸入端接運(yùn)放N2的輸出端，同相輸入端加有公共基準(zhǔn)電壓VCC*R6/(R5+R6)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為12/8時(shí)，定子凸極相號(hào)按順時(shí)針轉(zhuǎn)向A、B、C，A循環(huán)排列，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B和C相的轉(zhuǎn)角信號(hào)分別由光電開關(guān)E11, E13和E12檢測(cè)，運(yùn)放N” N3和N21順序輸出A、B、C相的角度信號(hào)方波，相位順序延遲15°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三相角位移傳感器電路，其特征在于，運(yùn)放R1與運(yùn)放隊(duì)分屬為兩個(gè)運(yùn)放芯片或集成為一個(gè)運(yùn)放芯片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種三相角位移傳感器電路，包括封裝在同一基座上的三個(gè)一體溝槽式光電開關(guān)E11、E12和E13，光電開關(guān)E11、E12和E13呈逆時(shí)針轉(zhuǎn)向均勻排列，相鄰的兩個(gè)間方位相差7.5°，溝槽中心所處的圓弧的半徑是75毫米；其中該三相角位移傳感器電路還包括三只作開環(huán)放大的運(yùn)放N1、N2和N3，正反饋電阻R7、R8和R9，二極管D1、D2、D3；光電開關(guān)E11、E12和E13的光電三極管的輸出信號(hào)分別加于運(yùn)放N1、N2和N3的同相輸入端，運(yùn)放N1、N2和N3的反相輸入端加有公共基準(zhǔn)電壓VCC*R6/(R5+R6)，運(yùn)放的輸出端與同相輸入端間分別接有正反饋電阻R7、R8和R9，運(yùn)放N1、N2和N3的輸出端分別反接二極管D1、D2、D3。本實(shí)用新型提供的三相角位移傳感器，結(jié)構(gòu)緊湊，在傳感器板上焊接容易定位且安全可靠。
文檔編號(hào)G01B7/30GK202041173SQ201120020138
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者蘇建中, 裘錦灼, 郭曉穎, 馬志國(guó), 高超 申請(qǐng)人:北京中紡銳力機(jī)電有限公司