電機轉角檢測裝置與檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明專利屬于分析及測量控制技術領域，尤其設及一種基于電機結構特點而設 計的電機轉角估計裝置，特別適用于直流有刷電機轉角檢測，實現(xiàn)低成本、高集成度的電機 轉角檢測，具體為電機轉角檢測裝置與檢測方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電子技術的發(fā)展，電機在工業(yè)上的應用越來越多，在電機使用過程中關屯、最 多的是電機的轉速和電機轉角，對電機的轉角位置精度和電機轉速計算精度要求也逐漸變 高。與本專利相關專利主要有：專利號化200880117106.2，授權公開號CN101868696A，所公 開的轉角檢測傳感器方案，主要是用于直流無刷電機，并且增加了用于轉角檢測的附加裝 置，結構與檢測程序較為復雜。而專利號化201320413074.9，授權公開號CN203427881U，所 公開的轉角檢測裝置，主要是用于轉向盤軸的轉角測量，并且僅僅是在檢測結構上創(chuàng)新，而 轉角的讀取全靠現(xiàn)有轉角傳感器。因此，現(xiàn)階段對于轉角位置檢測基本都使用傳感器，檢測 較為準確但是增大了結構尺寸，增加了零件數(shù)和使用成本，同時隨著控制系統(tǒng)中傳感器的 增多也會造成信息冗余。所W近年來，電機轉角檢測一直是國內外的研究熱點，國外也早在 二十世紀末開始進行該方向的研究，常見的檢測方法有反電動勢法、定子電感法、續(xù)流二極 管法等。而運些檢測方法都適用于永磁同步電機，而較少設及到直流有刷電機的轉角檢測 方法。有刷直流電機由于較為低廉的成本，使用范圍很廣，若能很好估計電機轉角轉速將會 得到很好的實用價值和廣闊的市場。為了保持直流有刷電機低廉使用成本的特性W及獲得 較為精確的轉角和轉速，本發(fā)明提供了解決此問題的一套技術方案。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明專利是為了提高電機轉角檢測模塊的集成度、縮減模塊成本，W提供一種 在保證精度的情況下通過應用電機本身屬性特征檢測直流有刷電機的轉角和轉速裝置，除 此之外還填補了直流有刷電機轉角估計方法的空白。
[0004] 本發(fā)明改進的關鍵技術在于電流信號處理W及軟件矯正方法，W保證信號處理效 果、提高轉角和轉速檢測精度。本發(fā)明的具體內容是：
[0005] 電機轉角檢測裝置，包括電流傳感器3、前置放大模塊4、自適應帶通濾波模塊5、正 弦波脈沖轉換模塊6、電壓轉換模塊8。其中，電流傳感器3、前置放大模塊4、自適應帶通濾波 模塊5、正弦波脈沖轉換模塊6依次相連。
[0006] 電壓轉換模塊8的供電端分別與前置放大模塊4的取點端、自適應帶通濾波模塊5 的取點端相連接。
[0007] 所述電流傳感器3用于檢測電機轉動過程中通過的電流信號。
[000引所述前置放大模塊4負責將電流傳感器3檢測到的電流信號進行放大，獲得交流電 信號。
[0009]所述自適應帶通濾波模塊5負責將經(jīng)過前置放大模塊4輸出的交流電信號進行自 適應帶通濾波，獲得正弦波形電流信號。
[0010] 所述正弦波脈沖轉換模塊6負責將自適應帶通濾波模塊5輸出的正弦波形電流信 號轉化為脈沖波信號。
[0011] 所述電壓轉換模塊8負責向前置放大模塊4和自適應帶通濾波模塊5提供±5V的電 壓。
[0012] 進一步說，設有一個工控機。電流傳感器3的信號輸出端、自適應帶通濾波模塊5的 信號輸入端、正弦波脈沖轉換模塊6的信號輸出端分別與工控機相連接。
[0013] 通過工控機對自適應帶通濾波模塊5進行參數(shù)設置。
[0014] 通過工控機結合電流傳感器3反饋的信號、正弦波脈沖轉換模塊6反饋的信號計算 獲得電機的轉角數(shù)值。
[0015] 進一步說，所述電流傳感器3用的是單電阻電流傳感器，并通過AD8206進行差分放 大，差分放大后的信號即為電流信號。電流傳感器是安裝在Η橋的中間，用于檢測電機轉動 過程中通過的電流。
[0016] 進一步說，所述前置放大模塊(4)為兩級放大，其中，第一級放大的放大倍數(shù)為201 倍。第二級放大的放大倍數(shù)為3倍.
[0017] 進一步說，所述前置放大模塊（4)包括電容(：1、〔2、〔3、〔4，電阻則、1?2、1?3、1?4、尺5、 尺6、37、1?8^及忍片化〔2272。
[0018] 其中，由電容(：1^3、〔4，電阻1?1、1?3、1?4、1?5^及忍片化〔2272實現(xiàn)第一級放大的功 能，由電容C2、C4,電阻32、1?6、1?7、1?8和忍片化〔2272內部的放大器實現(xiàn)第二級放大的功能。 進一步說，忍片化C2272的引腳1與電阻R1的一端、電阻R3的一端、電容C2的一端相連接。忍 片化C2272的引腳2與電阻R1的另一端、電阻R4的一端相連接。忍片化C2272的引腳3與電容 C1的一端、電阻R5的一端相連接。電阻R4的另一端與電容C3的一端相連接。電阻R3的另一 端、電容C3的另一端、電阻R5的另一端共同接地。忍片化C2272的引腳5與電阻R6的一端、電 容C2的另一端相連接。忍片化C2272的引腳6與電阻R2的一端、電阻R7的一端相連接。忍片 TLC2272的引腳7與電阻R2的另一端、電阻R8的一端相連接。電阻R7的另一端與電容C4的一 端相連接。電容C4的另一端、電阻R6的另一端、電阻R8的另一端共同接地。
[0019] 電容C1的另一端接電流傳感器3的信號輸出端、正弦波脈沖轉換模塊6。忍片 TLC2272的引腳4與電壓轉換模塊8的負壓輸出端相連。忍片化C2272的引腳8與電壓轉換模 塊8的正向輸出端相連。忍片化C2272的引腳7與自適應帶通濾波模塊5相連接。
[0020] 進一步說，所述自適應帶通濾波模塊5是用于將放大后的交流信號進行自適應帶 通濾波，過濾出理想的正弦波形。自適應帶通濾波模塊5包含1塊開關電容濾波忍片。
[0021] 進一步說，自適應帶通濾波模塊5中的開關電容濾波忍片為濾波忍片LTC1068-200。自適應帶通濾波模塊5內含有電阻R9、R10、R11、R12、R15、R16、R17、R19、R20、R21、R22、 R23,電容口、C8。濾波忍片LTC1068-200的引腳1與電阻R9的一端、電阻R16的一端、電阻R11 的一端連接在一起。濾波忍片LTC1068-200的引腳1與電阻R12的另一端連接在一起。濾波忍 片LTC1068-200的引腳1與電阻R16的另一端電阻R10的一端連接在一起。濾波忍片LTC1068-200的引腳4與濾波忍片LTC1068-200的引腳5相連。濾波忍片LTC1068-200的引腳6與濾波忍 片LTC1068-200的引腳8、電容C7的一端相連接。濾波忍片LTC1068-200的引腳7與電阻R19的 一端共同接地。濾波忍片LTC1068-200的引腳9與電容C7的另一端共同接地。濾波忍片 LTC1068-200的引腳10與濾波忍片LTC1068-200的引腳11、電阻R21的一端相連接。濾波忍片 LTC1068-200的引腳12與電阻R22的一端相連接。濾波忍片LTC1068-200的引腳13與電阻R23 的一端相連接。濾波忍片LTC1068-200的引腳14與電阻R21的另一端、電阻R22的另一端、電 阻R23的另一端、電阻R9的另一端連接在一起。濾波忍片LTC1068-200的引腳15與濾波忍片 LTC1068-200的引腳16相連接。濾波忍片LTC1068-200的引腳19、引腳20、引腳22、電容C8的 一端共同接地。濾波忍片LTC1068-200的引腳23與電容C8的另一端、電阻R19的一端相連接。 濾波忍片LTC1068-200的引腳24與電阻R19的另一端、電阻R20的一端相連接。濾波忍片 LTC1068-200的引腳25與電阻R20的另一端相連接。濾波忍片LTC1068-200的引腳26與電阻 R17的一端、電阻R9的一端相連接。濾波忍片LTC1068-200的引腳27與電阻R15的一端相連 接。濾波忍