[實(shí)用新型]多功能網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字軸角變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320192338.2
• 申請(qǐng)日: 2013-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN203422097U
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜春洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杜春洋
• 主分類號(hào): G01D5/14
• 分類號(hào): G01D5/14;G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及傳感器處理及檢測技術(shù)，特別是基于數(shù)字處理器實(shí)現(xiàn)的多功能網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字轉(zhuǎn)化技術(shù)。

背景技術(shù)

在工業(yè)控制中，角位置是非常重要的參數(shù)之一，常采用感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、自整角機(jī)以及光電碼盤等作為角度傳感元件，結(jié)合軸角變換器組成測角系統(tǒng)。

軸角變換器的核心是如何對(duì)角度傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，將傳感器的信息轉(zhuǎn)換為便于計(jì)算機(jī)及其它系統(tǒng)處理的數(shù)字量值。在測角系統(tǒng)中，以往大都采用模擬電路和數(shù)字電路結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)軸角變換器的設(shè)計(jì)，如采用專用芯片結(jié)合外部模擬電路，例如AD公司的AD2S8X，DDC公司的RDC-19220系列，它們將兩路正交感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字角度值。采用模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的方式的優(yōu)點(diǎn)是能達(dá)到高分辨率要求，缺點(diǎn)是外圍元器件較多、使用復(fù)雜且價(jià)格昂貴，如果模擬器件配置不正確，則測角電路不能正常工作，極大地限制了它的應(yīng)用范圍。

目前，工業(yè)現(xiàn)場智能化要求將網(wǎng)絡(luò)功能集成到傳感器中，使傳感器能夠作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立并具有一定智能化的單元，通過網(wǎng)絡(luò)傳送檢測信息并接收上位機(jī)的控制信息，成為網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器。由于測試對(duì)象的復(fù)雜性和應(yīng)用場合的實(shí)時(shí)性要求，系統(tǒng)要求軸角變換器具有較強(qiáng)的信息處理與傳輸能力。現(xiàn)有技術(shù)中所涉及到的軸角變換器采用的是專用芯片結(jié)合外部模擬電路方式，沒有網(wǎng)絡(luò)傳輸接口，因此該方式存在體積大、功耗大的缺陷，且無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的功能。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠簡化裝置結(jié)構(gòu)，降低成本；可以實(shí)現(xiàn)基于常用工業(yè)現(xiàn)場總線的接口，具備多功能網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字軸角變換器。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為：

多功能網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字軸角變換器，主要包括角位置傳感器、傳感器接口及緩沖電路、數(shù)字處理器和串并型數(shù)據(jù)接口，其中串并型數(shù)據(jù)接口包括并行數(shù)字輸出電路、串口電平轉(zhuǎn)換電路和總線接口，傳感器接口及緩沖電路、數(shù)字處理器和串并型數(shù)據(jù)接口共同組成了數(shù)字軸角變換部分，用以實(shí)現(xiàn)軸角變換；角位置傳感器用以接收外部旋轉(zhuǎn)變壓器或光電編碼器檢測到被測對(duì)象的角位置信號(hào)，上位機(jī)通過串口電平轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字處理器相連，通過上位機(jī)的軟件完成初始化硬件及參數(shù)設(shè)定，包括設(shè)定軸角轉(zhuǎn)換方式及硬件連接設(shè)定；角位置傳感器和數(shù)字處理器通過傳感器接口及緩沖電路傳遞信息，并在數(shù)字處理器中完成軸角轉(zhuǎn)換運(yùn)算，運(yùn)算得到的結(jié)果由并行數(shù)字輸出電路傳給控制電路、或通過總線接口作為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳遞到工業(yè)總線上、或者通過串口電平轉(zhuǎn)換電路由上位機(jī)的監(jiān)控程序讀出。

所述數(shù)字處理器為TMS320F2808；所述總線接口為RS232或RS485或CAN。

利用所述的多功能網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字軸角變換器，實(shí)現(xiàn)多功能網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字軸角變換的方法為：首先，對(duì)整個(gè)軸角變換系統(tǒng)進(jìn)行硬件連接，然后在數(shù)字處理器中的CPU中央處理器里進(jìn)行軸角轉(zhuǎn)換方式選擇；由數(shù)字處理器自帶的PWM發(fā)生模塊產(chǎn)生高頻脈沖信號(hào)，經(jīng)過傳感器接口及緩沖電路后，產(chǎn)生高頻正弦波信號(hào)，該高頻正弦波信號(hào)通過角位置傳感器輸入到外部的旋轉(zhuǎn)變壓器或光電碼盤等角位置檢測裝置中，作為角位置檢測裝置的勵(lì)磁信號(hào)使其開始工作，旋轉(zhuǎn)變壓器或光電碼盤等角位置檢測裝置會(huì)輸出兩路正交的電壓信號(hào)，經(jīng)過角位置傳感器和傳感器接口及緩沖電路處理后形成初始脈沖，然后經(jīng)過數(shù)字處理器自帶的ADC模塊，進(jìn)行采樣保持及轉(zhuǎn)換處理，再輸送給數(shù)字處理器自帶的QEP模塊進(jìn)行積分，積分結(jié)果送給數(shù)字處理器的CPU中央處理器中，在CPU中央處理器中進(jìn)行軸角變換算法運(yùn)算，得到實(shí)時(shí)的角位置與角速度信息；數(shù)字處理器通過其自帶的I/O模塊，通過并行數(shù)字輸出電路送至控制電路中，完成與外部控制電路的連接；CPU中央處理器通過自帶的通用異步串行接口A(SCIA口)，經(jīng)過串口電平轉(zhuǎn)換電路，向上位機(jī)的監(jiān)控軟件輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果；對(duì)于總線類接口需求，由上位機(jī)通過軟件設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址，然后由CPU中央處理器自帶的通用異步串行接口B(SCIB)或自帶的CAN通訊接口(CAN口)或RS484總線等總線接口，通過電平轉(zhuǎn)換電路完成電平接口轉(zhuǎn)換，得到的結(jié)果放到工業(yè)總線，由主站讀取。

本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：

本實(shí)用新型提供了一套全數(shù)字軸角變換裝置，取代模擬和數(shù)字混合方案，能夠簡化裝置結(jié)構(gòu)，降低成本；該軸角變換裝置具有通用功能，能夠?qū)崿F(xiàn)多種軸角傳感器接口，通過功能選擇軟件可以實(shí)現(xiàn)感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器以及光電碼盤的接口與轉(zhuǎn)換；帶有智能網(wǎng)絡(luò)處理功能，可以實(shí)現(xiàn)基于常用工業(yè)現(xiàn)場總線的接口，具備多功能網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為多功能網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字軸角變換器組成框圖；

具體實(shí)施方式