[實(shí)用新型]正余弦編碼器采集卡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120067955.0
• 申請日: 2011-03-15
• 公開（公告）號: CN202009380U
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張美成;朱鈞
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫市展鵬科技有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03M1/54
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及永磁同步電機(jī)編碼采集的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種正余弦編碼器采集卡。

背景技術(shù)

如圖1，正余弦編碼器采集卡是一種將模擬差分信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)數(shù)字脈沖信號與模擬信號的轉(zhuǎn)換電路，是電機(jī)控制系統(tǒng)的基本理論依據(jù)。永磁同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，由編碼器輸出電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，包括位置、位移和速度等信息。正余弦編碼器采集卡對信號進(jìn)行分類處理，將編碼器輸出的正交模擬差分信號A+、A-和B+、B-轉(zhuǎn)換為適合于電機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)DSP處理器直接采樣的無干擾正交A、B相數(shù)字脈沖信號和高精度位置模擬信號。電機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)的DSP處理器對這些反映位置、速度的信號進(jìn)行采樣，及時(shí)控制和調(diào)節(jié)永磁同步電機(jī)的相電壓和相電流，從而達(dá)到良好的運(yùn)行效果。

在現(xiàn)有的技術(shù)中，編碼器采集卡通常都使用如圖2和圖3所示的數(shù)字信號采集電路，由編碼器輸出信號A+、A-經(jīng)過運(yùn)放U1A比較得到A1信號（其中A+為近似正弦波，A-與A+相差180°），A1信號經(jīng)過RC延時(shí)電路得到A2信號，A1信號、A2信號異或可得到信號B1的時(shí)鐘信號CLKB，即在A1信號的上升和下降沿處CLKB都有至少一個(gè)上升沿（由于A1信號上升沿和下降沿可能會由于干擾而出現(xiàn)抖動）。同理，由編碼器輸出信號B+、B-經(jīng)過運(yùn)放U1B比較得到B1信號（其中B+較A+超前或滯后90°，B-與B+相差180°），B1信號輸入到觸發(fā)器U3A的數(shù)據(jù)輸入端，CLKB為時(shí)鐘信號，U3A的Q端就會產(chǎn)生B相脈沖輸出信號B_OUT。由于B_OUT是在B1信號高低電平的中間點(diǎn)觸發(fā)而產(chǎn)生的，所以有效地濾除了相位脈沖變化邊沿的抖動。但是由于A2信號是A1信號經(jīng)過RC濾波得到，顯然，延時(shí)時(shí)間與電阻R5、電容C5和A1信號的變化速度有關(guān)，所以電機(jī)運(yùn)行速度的高低變化和R5、C5參數(shù)的離散性都會造成CLKB脈沖寬度的變化。因此當(dāng)脈沖寬度過窄時(shí)，甚至可能造成觸發(fā)器U3A來不及響應(yīng)而使B相脈沖丟失。同樣A相脈沖的產(chǎn)生也可以作同樣的分析，也存在相同的問題。因此提高編碼器采集卡的抗干擾能力與采集精度，使其不受電機(jī)頻率等相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的影響，同時(shí)使編碼器采集卡體積小、成本低、便于安裝調(diào)試一直以來都是編碼器采集卡的研究與發(fā)展方向。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中編碼器采集卡時(shí)鐘信號受到電機(jī)運(yùn)行速度的高低變化和相關(guān)電容、電阻參數(shù)離散性的影響，導(dǎo)致編碼器采集卡的抗干擾能力較差與采集精度較低的問題。本實(shí)用新型提供了一種抗干擾能力強(qiáng)、對電機(jī)不同運(yùn)行狀態(tài)影響小、成本低同時(shí)安裝調(diào)試方便的正余弦編碼器采集卡。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：

一種永磁同步電機(jī)正余弦編碼器采集卡，包括運(yùn)算放大電路、第一級觸發(fā)器、第二級觸發(fā)器、異或門和另一觸發(fā)器，其特征在于：所述運(yùn)算放大電路與第一級觸發(fā)器相連接，第一級觸發(fā)器與第二級觸發(fā)器相連接，所述第一級觸發(fā)器輸出的信號和第二級觸發(fā)器輸出的信號通過異或門輸入到另一觸發(fā)器內(nèi)處理，所述第一級觸發(fā)器和第二級觸發(fā)器的時(shí)鐘信號由電機(jī)控制系統(tǒng)直接提供。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型的正余弦編碼器采集卡由于時(shí)鐘信號為電機(jī)控制系統(tǒng)直接提供，不受電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，有效地避免了利用RC延時(shí)產(chǎn)生時(shí)鐘信號的局限性，使對電機(jī)相位和轉(zhuǎn)速的檢測更加穩(wěn)定可靠，通用性更強(qiáng)。

附圖說明

圖1是永磁同步電機(jī)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中編碼器采集卡輸出A相脈沖的電路圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)中編碼器采集卡輸出B相脈沖的電路圖；

圖4是本實(shí)用新型正余弦編碼器采集卡輸出A相脈沖的電路圖；

圖5是本實(shí)用新型正余弦編碼器采集卡輸出B相脈沖的電路圖；

圖6是本實(shí)用新型正余弦編碼器采集卡的B相脈沖時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。

如圖4和5所示，一種永磁同步電機(jī)正余弦編碼器采集卡，包括運(yùn)算放大電路、第一級觸發(fā)器、第二級觸發(fā)器、異或門和另一觸發(fā)器，其特征在于：所述運(yùn)算放大電路與第一級觸發(fā)器相連接，第一級觸發(fā)器與第二級觸發(fā)器相連接，所述第一級觸發(fā)器輸出的信號和第二級觸發(fā)器輸出的信號通過異或門輸入到另一觸發(fā)器內(nèi)處理，所述第一級觸發(fā)器和第二級觸發(fā)器的時(shí)鐘信號由電機(jī)控制系統(tǒng)直接提供。