專利名稱：一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種編碼裝置，尤其涉及一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器，可以通過對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制處理，輸出表征轉(zhuǎn)子位置信息的增量式編碼信號(hào)。同時(shí)該旋轉(zhuǎn)變壓器還具有通信功能，能將豐富的信息傳送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。具有編碼器線數(shù)任意可變、對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)精確、Z脈沖位置任意可變、成本低廉的特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的伺服電機(jī)用編碼器是復(fù)合式增量編碼器。該編碼器輸出一對(duì)正交的AB脈沖信號(hào)，每轉(zhuǎn)一圈得到的脈沖的個(gè)數(shù)稱之為編碼器的線數(shù)。另外還輸出每圈只出現(xiàn)一次的標(biāo)示電機(jī)轉(zhuǎn)子零位的Z信號(hào)脈沖。ABZ信號(hào)使驅(qū)動(dòng)器精確控制電機(jī)的位置和
2π
速度，線數(shù)為q的增量式編碼信號(hào)將電機(jī)轉(zhuǎn)子一周分成4q份，每份為；·利用AB信號(hào)的旋
轉(zhuǎn)相位關(guān)系可以辨識(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，如圖2所示。復(fù)合式編碼器除具備ABZ輸出信號(hào)外，還輸出互差60 °電角度的電子換相信號(hào)UVW，UVff信號(hào)各自的每轉(zhuǎn)周期數(shù)與電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)數(shù)一致，用于電機(jī)起動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)定向控制。然而，由于增量式編碼器多為光電碼盤，這就限制了它在高溫、嚴(yán)寒、潮濕、高震動(dòng)等環(huán)境比較惡劣場(chǎng)合的應(yīng)用，并且利用UVW信號(hào)在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)作磁場(chǎng)定向，只能提供很粗略的位置信息，待電機(jī)找到Z脈沖后，才能得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置，這就影響了控制性能，給使用者帶來(lái)了不便。旋轉(zhuǎn)變壓器簡(jiǎn)稱旋變，是由經(jīng)過特殊電磁設(shè)計(jì)的高性能硅鋼疊片和漆包線構(gòu)成的，相比于采用光電技術(shù)的編碼器而言，具有耐熱、耐振、耐沖擊、耐油污，甚至耐腐蝕等惡劣工作環(huán)境的適應(yīng)能力，因而在工況惡劣的環(huán)境中被廣泛采用，一對(duì)極(單速)的旋變可以視作一種單圈絕對(duì)式反饋系統(tǒng)。但其缺點(diǎn)是輸出的模擬量信號(hào)需要價(jià)格昂貴的專用解調(diào)芯片，成本高且使用不便。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器，其包括旋轉(zhuǎn)變壓器、處理電路以及結(jié)構(gòu)本體，其中所述旋轉(zhuǎn)變壓器，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子上有三組繞組，一組是正弦輸入勵(lì)磁繞組，另一組是正弦輸出繞組，其余一組是余弦輸出繞組，轉(zhuǎn)子上有一組獨(dú)立的繞組，輸出兩相正交波形，所述正弦輸入勵(lì)磁繞組接受輸入的正弦型激勵(lì)信號(hào)VrefSin ω t，感應(yīng)線圈依據(jù)所述旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子和定子的相互角位置關(guān)系，感應(yīng)出檢測(cè)信號(hào)，其包括正弦包絡(luò)信號(hào)VpSincotXSin Θ、余弦包絡(luò)信號(hào)VpSincotXC0s θ，Θ為定轉(zhuǎn)子之間的角度，ω為角速度，t為時(shí)間；所述處理電路包括正弦信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生一定頻率的正弦波信號(hào)，作為旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入激勵(lì)信號(hào)；
AD轉(zhuǎn)換器，其用于將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，變成現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列輸入的數(shù)字量；其特征在于，所述處理電路進(jìn)一步包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，其接收對(duì)所述激勵(lì)信號(hào)Uin t、正弦包絡(luò)信號(hào)VpSinotXSine、余弦包絡(luò)信號(hào)VpSinω tXCos Θ經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，通過該數(shù)據(jù)計(jì)算出上電初始時(shí)刻電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置作為伺服驅(qū)動(dòng)器上電瞬間的磁場(chǎng)定向控制，并對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的正余弦包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理，實(shí)現(xiàn)可變線數(shù)細(xì)分，再變換成增量式的轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)ABZ ；所述旋轉(zhuǎn)變壓器在上電時(shí)處于第一傳輸模式，輸出電機(jī)標(biāo)識(shí)信息，完成上述傳輸后所述旋轉(zhuǎn)變壓器切換到第二傳輸模式，由相同的信號(hào)傳輸線傳送所述轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)ABZ。
所述上電初始時(shí)刻轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置，其轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)精度高，與AB增量編碼信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)子位置具備同樣的辨識(shí)精度。在上述技術(shù)方案中，所述電機(jī)標(biāo)識(shí)信息依次包括轉(zhuǎn)子當(dāng)前絕對(duì)位置、馬達(dá)參數(shù)、電流環(huán)增益。在上述技術(shù)方案中，所述處理電路還包括收發(fā)器，在電機(jī)裝配過程中，所述收發(fā)器能夠接收外部編程器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，并將之傳送到現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列；在正常工作狀態(tài)下，能夠接收現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的數(shù)據(jù)并發(fā)送往對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。在上述技術(shù)方案中，所述處理電路還包括非易失存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)編碼器線數(shù)、旋轉(zhuǎn)相位、馬達(dá)參數(shù)、Z脈沖位置指令、電流環(huán)增益以及三角函數(shù)表。在上述技術(shù)方案中，所述非易失存儲(chǔ)器為EEPROM器件或FLASH器件。在上述技術(shù)方案中，在電機(jī)裝配過程中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列通過連接編程器接收編碼器線數(shù)、旋轉(zhuǎn)相位、馬達(dá)參數(shù)、Z脈沖位置指令、電流環(huán)增益等信息，并保存到所述非易失存儲(chǔ)器中。在上述技術(shù)方案中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中包含信號(hào)接收模塊，該信號(hào)接收模塊通過輸入端子接收所述信號(hào)激勵(lì)信號(hào)VrefSinon、正弦包絡(luò)信號(hào)VsSincotXSin Θ、余弦包絡(luò)信號(hào)VsSincotXC0s Θ的A/D轉(zhuǎn)換值，并根據(jù)該轉(zhuǎn)換值計(jì)算出在上電開始時(shí)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置信息以供驅(qū)動(dòng)器做磁場(chǎng)定向，并將該信息輸出到輸出信號(hào)切換模塊；所述信號(hào)接收模塊將所述信號(hào)VsSin ω t X Sin Θ、VsSin ω t X Cos Θ、VrefSin ω t輸出到正余弦乘法器模塊計(jì)算角度差，將計(jì)算結(jié)果輸出到壓控震蕩模塊，由計(jì)數(shù)器對(duì)壓頻震蕩模塊的輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的溢出脈沖作為狀態(tài)機(jī)的輸入激勵(lì)，則狀態(tài)機(jī)的輸出就是AB增量編碼信號(hào)；所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列還包括電機(jī)標(biāo)識(shí)信息模塊，該電機(jī)標(biāo)識(shí)信息模塊通過輸入端子和所述非易失存儲(chǔ)器獲得AB增量編碼信號(hào)線數(shù)、Z脈沖位置指令、旋轉(zhuǎn)相位和馬達(dá)參數(shù)、電流環(huán)增益等信息，并將這些信息分別輸出到所述計(jì)數(shù)器模塊、狀態(tài)機(jī)模塊和所述輸出信號(hào)切換模塊；所述計(jì)數(shù)器模塊對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并輸出溢出脈沖和溢出方向信號(hào)到所述狀態(tài)機(jī)模塊；所述狀態(tài)機(jī)模塊輸出轉(zhuǎn)子的AB增量編碼信號(hào)到所述輸出信號(hào)切換模塊；所述輸出信號(hào)切換模塊根據(jù)所處于所述第一傳輸模式和所述第二傳輸模式，通過輸出端子分別輸出所述電機(jī)標(biāo)識(shí)信息和轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)ABZ。本發(fā)明還提供了一種增量式編碼器，其包括旋轉(zhuǎn)變壓器、處理電路以及結(jié)構(gòu)本體；所述處理電路包括正弦信號(hào)發(fā)生器、AD轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、收發(fā)器、非易失存儲(chǔ)器；其特征在于所述旋轉(zhuǎn)變壓器輸出一組表征轉(zhuǎn)子位置角度的正弦包絡(luò)信號(hào)VsSincotXSine和余弦包絡(luò)信號(hào)VsSincotXC0s θ，Θ為定轉(zhuǎn)子之間的角度，ω為角速度，t為時(shí)間；所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列接受正余弦包絡(luò)信號(hào)以及正弦激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理，計(jì)算出當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置與已知轉(zhuǎn)子位置之間的角度差，再經(jīng)壓控震蕩器模塊和計(jì)數(shù)器模塊生成表征轉(zhuǎn)子位置信息的增量式編碼信號(hào)；系統(tǒng)上電時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列判斷與收發(fā)器相連的是編程器還是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，如果是編程器，則開始等待接收數(shù)據(jù)，并將接收到的編碼器線數(shù)、旋轉(zhuǎn)相位、Z脈沖位置指令、馬達(dá)參數(shù)、電流環(huán)增益等數(shù)據(jù)存入非易失存儲(chǔ)器，如果是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，則開始發(fā)送轉(zhuǎn)子初始位置角度、馬達(dá)參數(shù)、電流環(huán)增益，在完成上述信息傳輸后，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列開始使用相同的信號(hào)傳輸線傳送轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信息ABZ。 本發(fā)明取得了以下技術(shù)效果將旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成增量式編碼信號(hào)，而且還可以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)的控制，提高驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)的靈活性


圖I為本發(fā)明的電路原理框圖；圖2為本發(fā)明的可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)的功能模塊示意框圖；圖3為角度跟蹤觀測(cè)的控制框圖；圖4為旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的信號(hào)示意圖；圖5為旋轉(zhuǎn)變壓器定子與轉(zhuǎn)子之間的矢量關(guān)系圖；圖6為利用狀態(tài)機(jī)得到增量式編碼信號(hào)的示意圖。圖中標(biāo)記1_輸入信號(hào)；2_AD轉(zhuǎn)換器；3_正弦波發(fā)生器；4_可編程邏輯器件；5-收發(fā)器；6_存儲(chǔ)器；401_旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的正弦包絡(luò)信號(hào)；402_旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的余弦包絡(luò)信號(hào)；403_旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入激勵(lì)信號(hào)。
具體實(shí)施例方式為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明中基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器的電路原理框圖如圖I所示，本發(fā)明通過對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的正余弦包絡(luò)信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器2和可編程邏輯器件4得到轉(zhuǎn)子的位置信息，其中可編程邏輯器件4優(yōu)選為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列；通過對(duì)正弦包絡(luò)信號(hào)VpSinQtXCos Θ、余弦包絡(luò)信號(hào)VpSincotXSine進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理轉(zhuǎn)變成增量式的編碼信號(hào)，通過收發(fā)器5輸出，其中增量編碼信號(hào)的線數(shù)和相位可編程，Z脈沖的位置可根據(jù)需要設(shè)置在轉(zhuǎn)子的任意角度。同時(shí)，基于本發(fā)明的裝置還可以通過收發(fā)器5從外部編程器接收數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)據(jù)都可以存入存儲(chǔ)器6。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的可輸出增量式編碼信號(hào)的旋轉(zhuǎn)變壓器，包括旋轉(zhuǎn)變壓器、處理電路以及結(jié)構(gòu)本體。其中旋轉(zhuǎn)變壓器，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子上有三組繞組，一組是正弦輸入勵(lì)磁繞組，另一組是正弦輸出繞組，其余一組是余弦輸出繞組，轉(zhuǎn)子上有一組獨(dú)立的繞組，輸出兩相正交波形。勵(lì)磁繞組接受輸入的正弦型激勵(lì)信號(hào)，感應(yīng)線圈依據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子和定子的相互角位置關(guān)系，感應(yīng)出來(lái)具有正弦和余弦包絡(luò)的檢測(cè)信號(hào)。旋變正余弦輸出信號(hào)是根據(jù)轉(zhuǎn)定子之間的角度對(duì)激勵(lì)正弦信號(hào)的調(diào)制結(jié)果，如果激勵(lì)信號(hào)是VrefSin cot，定轉(zhuǎn)子之間的角度為Θ，則正弦包絡(luò)信號(hào)為VpSincotXSin Θ，則余弦包絡(luò)信號(hào)SVpSinonXC0s Θ，其中Vp/VMf為旋轉(zhuǎn)變壓器副邊繞組和原邊繞組的匝數(shù)比。根據(jù)正余弦包絡(luò)信號(hào)和原始的激勵(lì)信號(hào)，通過必要的數(shù)字處理電路，就可以獲得較高分辨率的位置檢測(cè)結(jié)果。其中，該處理電路包括FPGA,即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列4，接收正弦包絡(luò)信號(hào)VpSincotXSin Θ、余弦包絡(luò)信號(hào)VpSinwtXCos Θ經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)可變線數(shù)細(xì)分，再變換成增量式的ABZ信號(hào)，即轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信息。收發(fā)器5，在電機(jī)裝配過程中，接收編程器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，并將之傳送到FPGA ;在正常工作狀態(tài)下，接收FPGA的數(shù)據(jù)并發(fā)送往電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
非易失性存儲(chǔ)器4，使用EEPROM或FLASH器件，存儲(chǔ)該編碼器的線數(shù)、旋轉(zhuǎn)相位、馬達(dá)參數(shù)和電流環(huán)增益以及三角函數(shù)表等信息。AD 轉(zhuǎn)換器 2，將模擬信號(hào) VpSinco tXSin Θ、VpSinω tXCos Θ、VMfSinω t 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將其變成數(shù)字信號(hào)送到FPGA處理。正弦信號(hào)發(fā)生器3，用于產(chǎn)生一定頻率的正弦波信號(hào)，作為旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入激勵(lì)信號(hào)。該編碼器中的數(shù)字信號(hào)處理過程具體如下(一)AB信號(hào)的獲取利用AD轉(zhuǎn)換器2將正弦包絡(luò)信號(hào)VpSincotXSin Θ和余弦包絡(luò)信號(hào)VpSinwtXCos Θ進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過數(shù)字信號(hào)處理對(duì)正弦信號(hào)進(jìn)行細(xì)分。為方便起見，將當(dāng)前采樣得到正余弦包絡(luò)信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換值記為Vsin Θ ^和Vcos Θ i，其中，V為當(dāng)前時(shí)刻VpSin cot對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換值，可通過VrefSin cot的A/D轉(zhuǎn)換值和旋轉(zhuǎn)變壓器副邊繞組與原邊繞組之間的匝數(shù)比得到。已知當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置角度為Θ。，則系統(tǒng)只要求出當(dāng)前角度Qi和已知角度Θ。之間的差值Χε，就可以得到當(dāng)前的位置角度。Vsin Θ jcos Θ o-Vcos Θ jsin Θ。= Vsin ( Θ 廠 Θ。)(I)由于系統(tǒng)的采樣頻率足夠高，所以Θ。和Qi的值相差很小，所以可以考慮利用Sin(Oi-Oo)來(lái)代替θ「θ。，由于V為已知值，通過⑴式可以很容易求得Sinpi-Θ。)，所以就有xe = Sin(Oi-O0)o (I)式中，sin0 JPcosei為當(dāng)前已知量，利用CORDIC算法，即坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算方法，求得Θ。的正余弦值sin Θ。和C0s Θ。，則利用(I)式可求得角度差Xe。對(duì)得到的角度差\做濾波處理，并輸出到壓控震蕩模塊，對(duì)壓控震蕩模塊的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)得到新的當(dāng)前角度Θ。。壓控振蕩器的輸出頻率f與輸入角度Θ有如下關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器，其包括旋轉(zhuǎn)變壓器、處理電路以及結(jié)構(gòu)本體，其中 所述旋轉(zhuǎn)變壓器，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子上有三組繞組，一組是正弦輸入勵(lì)磁繞組，另一組是正弦輸出繞組，其余一組是余弦輸出繞組，轉(zhuǎn)子上有一組獨(dú)立的繞組，輸出兩相正交波形，所述正弦輸入勵(lì)磁繞組接受輸入的正弦型激勵(lì)信號(hào)VrefSin ω t，感應(yīng)線圈依據(jù)所述旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子和定子的相互角位置關(guān)系，感應(yīng)出檢測(cè)信號(hào)，其包括正弦包絡(luò)信號(hào)VpSincotXSine、余弦包絡(luò)信號(hào)VpSinco tXCos θ，Θ為定轉(zhuǎn)子之間的角度，ω為角速度，t為時(shí)間； 所述處理電路包括 正弦信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生一定頻率的正弦波信號(hào)，作為旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入激勵(lì)信號(hào); AD轉(zhuǎn)換器，其用于將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，變成現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列輸入的數(shù)字量； 其特征在于，所述處理電路進(jìn)一步包括 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，其接收對(duì)所述激勵(lì)信號(hào)Uinon、正弦包絡(luò)信號(hào)VpSinotXSine、余弦包絡(luò)信號(hào)VpSinω tXCos Θ經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，通過該數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置作為伺服驅(qū)動(dòng)器上電瞬間的磁場(chǎng)定向控制，并對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的正余弦包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理，實(shí)現(xiàn)可變線數(shù)細(xì)分，再變換成增量式的轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)ABZ ； 所述旋轉(zhuǎn)變壓器在上電時(shí)處于第一傳輸模式，輸出電機(jī)標(biāo)識(shí)信息，完成上述傳輸后所述旋轉(zhuǎn)變壓器切換到第二傳輸模式，由相同的信號(hào)傳輸線傳送所述轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)ABZ。
2.如權(quán)利要求I所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器，其特征在于所述電機(jī)標(biāo)識(shí)信息依次包括轉(zhuǎn)子當(dāng)前絕對(duì)位置、馬達(dá)參數(shù)、電流環(huán)增益。
3.如權(quán)利要求1-2中任意一項(xiàng)所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器，其特征在于所述處理電路還包括非易失存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)編碼器線數(shù)、旋轉(zhuǎn)相位、馬達(dá)參數(shù)、Z脈沖位置指令、電流環(huán)增益以及三角函數(shù)表。
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器，其特征在于所述非易失存儲(chǔ)器為EEPROM器件或FLASH器件。
5.如權(quán)利要求3-4中任意一項(xiàng)所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器，其特征在于在電機(jī)裝配過程中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列通過連接編程器接收編碼器線數(shù)、旋轉(zhuǎn)相位、馬達(dá)參數(shù)、Z脈沖位置指令、電流環(huán)增益等信息，并保存到所述非易失存儲(chǔ)器中。
6.如權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)所述的一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器，其特征在于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中包含信號(hào)接收模塊，該信號(hào)接收模塊通過輸入端子接收所述信號(hào)激勵(lì)信號(hào)VrefSin ω t、正弦包絡(luò)信號(hào)VsSin ω t X Sin Θ、余弦包絡(luò)信號(hào)VsSin ω t X Cos Θ的A/D轉(zhuǎn)換值，并根據(jù)該轉(zhuǎn)換值計(jì)算出在上電開始時(shí)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置信息以供驅(qū)動(dòng)器做磁場(chǎng)定向，并將該信息輸出到輸出信號(hào)切換模塊；所述信號(hào)接收模塊將所述信號(hào)VsSin ω t X Ain Θ、VsSin ω t X Cos Θ ,VrevSin ω t輸出到正余弦乘法器模塊計(jì)算角度差，將計(jì)算結(jié)果輸出到壓控震蕩模塊，由計(jì)數(shù)器對(duì)壓頻震蕩模塊的輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的溢出脈沖作為狀態(tài)機(jī)的輸入激勵(lì)，則狀態(tài)機(jī)的輸出就是AB增量編碼信號(hào)；所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列還包括電機(jī)標(biāo)識(shí)信息模塊，該電機(jī)標(biāo)識(shí)信息模塊通過輸入端子和所述非易失存儲(chǔ)器獲得AB增量編碼信號(hào)線數(shù)、Z脈沖位置指令、旋轉(zhuǎn)相位和馬達(dá)參數(shù)、電流環(huán)增益等信息，并將這些信息分別輸出到所述計(jì)數(shù)器模塊、狀態(tài)機(jī)模塊和所述輸出信號(hào)切換模塊；所述計(jì)數(shù)器模塊對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并輸出溢出脈沖和溢出方向信號(hào)到所述狀態(tài)機(jī)模塊；所述狀態(tài)機(jī)模塊輸出轉(zhuǎn)子的AB增量編碼信號(hào)到所述輸出信號(hào)切換模塊；所述輸出信號(hào)切換模塊根據(jù)所處于所述第一傳輸模式和所述第二傳輸模式，通過輸出端子分別輸出所述電機(jī)標(biāo)識(shí)信息和轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)ABZ。
7.一種增量式編碼器，其包括旋轉(zhuǎn)變壓器、處理電路以及結(jié)構(gòu)本體；所述處理電路包括正弦信號(hào)發(fā)生器、AD轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、收發(fā)器、非易失存儲(chǔ)器；其特征在于 所述旋轉(zhuǎn)變壓器輸出一組表征轉(zhuǎn)子位置角度的正弦包絡(luò)信號(hào)VsSincotXSin Θ和余弦包絡(luò)信號(hào)VsSincotXCoa θ，Θ為定轉(zhuǎn)子之間的角度，ω為角速度，t為時(shí)間； 所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列接受正余弦包絡(luò)信號(hào)以及正弦激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理，計(jì)算出當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置與已知轉(zhuǎn)子位置之間的角度差，再經(jīng)壓控震蕩器模塊和計(jì)數(shù)器模塊生成表征轉(zhuǎn)子位置信息的增量式編碼信號(hào)； 系統(tǒng)上電時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列判斷與收發(fā)器相連的是編程器還是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，如果是編程器，則開始等待接收數(shù)據(jù)，并將接收到的編碼器線數(shù)、旋轉(zhuǎn)相位、Z脈沖位置指令、馬達(dá)參數(shù)、電流環(huán)增益等數(shù)據(jù)存入非易失存儲(chǔ)器，如果是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，則開始發(fā)送轉(zhuǎn)子初始位置角度、馬達(dá)參數(shù)、電流環(huán)增益，在完成上述信息傳輸后，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列開始使用相同的信號(hào)傳輸線傳送轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)信息ABZ。
8.如權(quán)利要求7所述增量式編碼器，其特征在于，所述增量式編碼器的轉(zhuǎn)子初始位置角度與線數(shù)為q的增量式編碼器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置具有相同的辨識(shí)精度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的增量式編碼器，其包括旋轉(zhuǎn)變壓器、處理電路以及結(jié)構(gòu)本體；所述處理電路包括正弦信號(hào)發(fā)生器、AD轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、收發(fā)器、非易失存儲(chǔ)器；所述處理電路將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的正余弦包絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換成增量式編碼信號(hào)，并且增量式編碼器信號(hào)線數(shù)可變，Z脈沖位置任意可變，該裝置還具有通信功能，可以從外部裝置接受編碼器線數(shù)、旋轉(zhuǎn)相位、馬達(dá)參數(shù)、電流環(huán)增益等，并將其存入非易失存儲(chǔ)器。其具有適應(yīng)惡劣工作環(huán)境、編碼器輸出線數(shù)可變、Z脈沖位置任意可變、初始轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)精度高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01D5/249GK102818581SQ20121025206
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者劉纘閣, 汪原 申請(qǐng)人:武漢邁信電氣技術(shù)有限公司