[發明專利]一種電機測速傳感器

無效

• 申請號: 201010567902.5
• 申請日: 2010-12-01
• 公開（公告）號: CN102087296A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 陳桂;李宏勝;盛黨紅;林健
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種高精度測速傳感器，該傳感器應用在電機驅動控制系統的技術領域。

背景技術

在電機控制系統中，轉速測量是必不可少的。目前主要有以下三種方法對電機進行轉速測量：

1.?測速發電機法：利用測速發電機的電樞電壓與轉速成正比的這一關系測量轉速。測轉速時，測速發電機連接到被測電機的軸端，將被測電機的機械轉速變換為電壓信號輸出，電機控制系統將測速發電機的輸出電壓進行信號調理后進行模擬數字變換（AD變換），從而測得電機的轉速。

2．光電碼盤測速法：是通過測出轉速信號的頻率或周期來測量電機轉速的測速法。光電碼盤安裝在轉子端軸上，隨著電機的轉動，光電碼盤也跟著一起轉動，如果有一個固定光源照射在碼盤上，則可利用光敏元件來接受光，接收到光的次數就是碼盤的編碼數。

3．旋轉變壓器：旋轉變壓器連接到被測電機的軸端，將旋轉變壓器的輸出信號進行解算，解算結果是電機的位置信號，對位置信號求導數可以得出被測電機的機械轉速。

這三種方法是目前通用的電機測速方法，測速比（電機轉速最小分辨率：最大可測轉速）可以達到1：2000，在后兩種方法中還可以采取一些方法適當提高測速比，因此能夠滿足大多數場合的需求。對于電機轉速控制系統有兩種需求：一是調速比，二是電機的低速性能。方法1在調速比要求較小的情況下，通過調整調理電路參數，能夠進行低轉速的測量，但由于存在模擬電路，其穩定性相對較差，同時每次均需要調試，不利于批量生產。方法2、3測速方法中低速測量（即最小測速分辨率）是基本上固定的，因此在低速性能要求較高的場合往往難以滿足需求。

目前在各類文獻中，大多數是將多極旋轉變壓器和單極旋轉變壓器組合在一起形成雙通道旋轉變壓器，作為一種高精度位置測量傳感器。例如，文獻“雙通道多極旋轉變壓器-數字轉換器的設計與實現”（《微特電機》，2010年（1）:27-29,39）。采用單極與多極旋轉變壓器組合方式是提高位置測量精度的一種解決方案，但是這種組合體積較大，解算電路復雜，成本高，并且在電機轉速測量中不需要全位置測量。

發明內容

針對以上現有技術中存在的不足，本發明提供一種電機測速傳感器，用于滿足電機轉速測量中，電機控制寬調速比和低速性能要求高等需求。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種電機測速傳感器，包括多極旋轉變壓器、激勵電源、RDC解算器電路、計算模塊和輸出驅動電路，其中，激勵電源、RDC解算器電路、計算模塊和輸出驅動電路印制在同一塊電路板上，激勵電源與RDC解算器電路連接，激勵電源及RDC解算器電路通過導線與多極旋轉變壓器連接，RDC解算電路通過印制電路連接計算模塊，計算模塊通過印制電路連接輸出驅動電路，輸出驅動電路與電機控制器的導線連接。

??本發明的測速傳感器采用多極旋轉變壓器，輔以一套旋轉變壓器解算電路，對檢測的位置微分處理，用于提高電機轉速測量的精度。本發明可依據需求，通過選擇旋轉變壓器的極對數，能夠使得電機轉速測量最小分辨率提高4、8、16倍等，而且結構簡單。

附圖說明

圖1是本發明電機測速傳感器組成示意圖。

圖2是本發明測速傳感器中多極旋轉變壓器示意圖。

圖3是本發明中印制電路板示意圖示意圖。

圖4是本發明實施例中位置增量碼輸出示意圖。

圖5是本發明實施例中對比單極旋轉變壓器和多極旋轉變壓器的增量碼輸出示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細地說明。

旋轉變壓器的輸出信號是兩相正交的模擬信號，它們的幅值隨著轉角做正余弦變化。RDC解算器電路通過對旋轉變壓器輸出信號幅值的解算測量旋轉的角度，單極旋轉變壓器的旋轉軸每旋轉一周，輸出的正余弦信號變換一周，RDC解算器解算的位置也變化一周，如12位RDC解算器，單極旋轉變壓器的旋轉軸旋轉一周時，12位RDC解算器輸出的數據從0變換到4096；對于多極旋轉變壓器的旋轉軸旋轉一周，輸出的正余弦信號則隨著極對數不同變換數周，如：4對極旋轉變壓器，在旋轉軸旋轉一周時，輸出的正余弦信號幅度變換4周，則12位RDC解算器輸出的數據為0→4096→0→4096→0→4096→0→4096，數據也變化4次，因此，對此位置數據求導（求轉速）時，速度分辨率相應提高,其測量精度提高4倍。同理，8對極、16對極…等，采用相同的RDC解算電路，速度測量精度提高至8、16倍等。本發明正是基于這個原理提高轉速的測量精度及轉角的測量精度。