[實用新型]一種正交正、余弦軸角編碼器信號檢測和轉換電路

有效

• 申請號: 201220178537.3
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN202547664U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 沈建新;紀科輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01D5/244
• 分類號: G01D5/244;G01B7/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本實用新型涉及一種正交正、余弦軸角編碼器信號檢測和轉換電路，屬于伺服電機控制技術領域。

背景技術

伺服系統又稱為隨動系統，需要實時檢測電機轉子以及轉子和定子的相對位置及其變化，轉子位置的檢測精度決定了伺服電動機控制性能。近年來，正、余弦波信號編碼器以其成本相對低廉且能取得高精度的速度和位置檢測精度的優勢在高精度伺服系統的應用逐漸增多。通常情況下，該類編碼器的信號通過光學狹縫或采用霍爾磁元件得到，其原始信號是轉子角位置的正、余弦函數，正、余弦之間相位差90度，通過使用脈沖計數器測量正弦或余弦波數量得到角度值，但是電機每轉一圈只能獲得和正弦波波數相等的脈沖數，因而檢測精度較低。為提高正弦信號編碼器的速度和位置檢測精度，使其適合應用于高性能伺服系統，許多檢測和轉換電路和方法得以應用，但一般以DSP、FPGA為控制核心，外圍還需配置較大存儲單元，硬件成本高，計算量大。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種適用于伺服系統、價格低廉、性價比高、檢測和轉換速度快、精度高的正交正、余弦軸角編碼器信號檢測和轉換電路。

本實用新型的正交正、余弦軸角編碼器信號檢測和轉換電路，包括：單片機模塊、區間判別電路和編碼器；區間判別電路由正弦信號區間判別電路和余弦信號區間判別電路組成，編碼器輸出的正弦信號分別與單片機模塊的第一輸入輸出I/O口和正弦信號區間判別電路的信號輸入端相連，編碼器輸出的余弦信號分別與單片機模塊的第二輸入輸出I/O口和余弦信號區間判別電路的信號輸入端相連；正弦信號區間判別電路輸出的區間信號與單片機模塊的第三輸入輸出I/O口相連，余弦信號區間判別電路輸出的區間信號與單片機模塊的第四輸入輸出I/O口相連，單片機模塊的第五輸入輸出I/O口為正交脈沖列的輸出端；

上述的正弦信號區間判別電路包括第一運算放大芯片、第一電壓比較芯片及相應的外圍元件；第一運算放大芯片的2腳與電阻R1、電阻R2和電阻R101的一端共連，第一運算放大芯片的3腳與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端與電容C1的一端相連并接地，電容C1的另一端與電阻R1的另一端相連，該連接點為正弦信號區間判別電路的信號輸入端；電阻R101的另一端連接直流偏置電壓VB，電阻R2另一端與第一運算放大芯片的1腳以及二極管D1的正極、二極管D2的負極、電阻R7的一端、電阻R14和電阻R9的一端共相連，第一運算放大芯片的4、11腳分別連至+15V、-15V電壓，二極管D1的負極與電阻R8的一端和直流電壓VCC相連，二極管D2的正極和地相連，電阻R8的另一端與電阻R12的一端及第一電壓比較芯片的7腳相連，電阻R12的另一端與電阻R11的一端及第一電壓比較芯片的5腳相連，電阻R11的另一端與電阻R13的一端及第一電壓比較芯片的9腳相連，電阻R13的另一端和地相連，電阻R7的另一端與第一電壓比較芯片的6腳和電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與二極管D3的正極相連，二極管D3的負極與第一電壓比較芯片的1腳、電阻R5的一端及電阻R6的一端相連，電阻R5的另一端連至+15V電壓，電阻R6的另一端與二極管D5的正極及二極管D4的負極相連，該連接點與單片機模塊的第三輸入輸出I/O口相連；電阻R9的另一端與第一電壓比較芯片的4腳和電阻R15的一端相連，電阻R15的另一端與二極管D6的正極相連，二極管D6的負極與第一電壓比較芯片的2腳、電阻R16的一端及電阻R17的一端相連，電阻R16的另一端連至+15V電壓，電阻R17的另一端與二極管D7的正極及二極管D8的負極相連，該連接點與單片機模塊的第三輸入輸出I/O口相連；電阻R14的另一端與第一電壓比較芯片的8腳和電阻R10的一端相連，電阻R10的另一端與二極管D9的正極相連，二極管D9的負極與第一電壓比較芯片的14腳、電阻R18的一端及電阻R19的一端相連，電阻R18的另一端連至+15V電壓，電阻R19的另一端與二極管D10的正極及二極管D11的負極相連，該連接點與單片機模塊的第三輸入輸出I/O口相連；第一電壓比較芯片的3、12腳分別連至+15V、-15V電壓；