[實用新型]一種基于DSP正交編碼的實時低速檢測裝置

有效

• 申請號: 201320620823.5
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN203587606U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 董曉光;趙耀;谷興華
• 申請（專利權）人: 天津瑞能電氣有限公司
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481;G01P3/486
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本實用新型屬于信號檢測技術領域，特別是涉及一種基于DSP正交編碼的實時低速檢測裝置。

背景技術

在現有技術中，測速方法有兩種，模擬電路硬件檢測和數字電路計算測速。隨著電子信息技術的發展，尤其是DSP數字處理芯片的產生，大大提高了速度檢測的精度與范圍。而數字電路測速，也有不同的方式，最初的方式是使用外圍的模數轉換芯片，將模數轉換芯片檢測到的模擬量轉換為數字量，再將數字量通過總線傳給CPU，再進行計算。現在，隨著芯片技術的發展，一種芯片上會集成模數轉換芯片，而且在芯片內部使用同一總線，使得檢測速度更快，同時由于總線在芯片內部，也使得通信不會受到干擾。

對于數字芯片測量轉速，CPU處理的方法也有下列幾種：1、等時間位差法（M法）。2、等角度計數法（T法）。3、M／T法。

等時間位差法（M法），使用CPU的兩次采樣周期，將兩次采樣檢測到的編碼器位置計數進行做差，通過角度與時間計算出轉速，但是此方法在低轉速下，兩次檢測位置差距很小，再與相同時間的間隔做比，所以在低速的時候就會產生很大誤差。

等角度計數法（T法），使用編碼器產生的兩次脈沖，觸發CPU對于時間的計數，然后通過兩次脈沖對于時間計數的比值計算出轉速，但是在高轉速下，兩次脈沖的時間間隔會很小，所以高速的時候也會產生很大的誤差。

M／T法是兩種方法的結合，即在M法的一個周期后，同時再記錄一次最后采樣脈沖的時間間隔，然后相加，形成M/T法，即低速的時候，兩次檢測位置差距很小，位置計數值幾乎為零，M法幾乎為零，測速結果以T法為主。在高速的時候，兩次脈沖時間很小，T法時間計數幾乎為零，速度結果以M法為主。

但是無論是M法、T法還是M/T法，都必須要求有編碼器脈沖，編碼器脈沖必須出現兩次才能進行計算提取轉速，而且轉速計算值在第二次脈沖出現瞬間由于0-1變化出現轉速階躍或者抖動，所以無法實現轉速的快速提取。

當今大部分設備、儀器，在使用轉速作為閉合控制的實時系統中，必須要求轉速計算的實時快速，而這是現有算法無法滿足的。

此外，對于大多數轉速算法，只對轉速信號進行單一的檢測，無法對信號進行判斷，所以產生了已經趨于穩定的速度系統緩慢漂移直至故障的情況。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種基于DSP正交編碼的實時低速檢測裝置。

為了達到上述目的，本實用新型提供的基于DSP正交編碼的實時低速檢測裝置包括脈沖編碼器、信號調理電路、正交編碼模塊和處理器；其中：脈沖編碼器為測速傳感器，由安裝在電機轉軸上的光電編碼器或電磁編碼器構成，輸出Ao、Bo、Zo三組差分脈沖信號，其中脈沖Ao和脈沖Bo為相差90度相位的正交脈沖，脈沖Zo為歸零脈沖；

信號調理電路為脈沖整形電路模塊，脈沖編碼器輸出的三路脈沖信號Ao、Bo、Zo分別經過信號調理電路輸入到正交編碼模塊的三個輸入端；

正交編碼模塊為脈沖轉換電路，其三個輸入端分別接收脈沖A、脈沖B和脈沖Z1三路輸入信號，四個輸出端分別輸出倍頻脈沖AB、方向信號R、歸零信號Z和中斷信號E，正交編碼模塊的四個輸出端分別與處理器相連接。

所述的處理器為算法處理器，由DSP數字處理器構成。

所述的正交編碼模塊能夠集成在處理器的DSP數字處理器內部。

所述的正交編碼模塊的四個輸出信號與處理器通過內部總線相連接。

本實用新型采用的技術方案是：首先，光電編碼器實測的轉速輸出ABZ電脈沖，然后通過信號調理及電平轉換輸入到DSP正交編碼（QEP）模塊，最后將QEP模塊輸出的信號送進DSP的CPU處理器中進行計算。針對于QEP模塊輸出的信號，進行配置、中斷及倍頻計數，達到滿足實時與快速的轉速計算。

本實用新型使用QEP倍頻脈沖，兩個脈沖之間使用周期計數，多脈沖采用捕獲計數，同時脈沖觸發時間基準計數，以時間基準計數及周期計數預估下個脈沖到來時間，CPU調用轉速計算函數時刻，時間基準計數一直累積增加，形成對轉速計算的連續量，達到實時轉速、超低轉速的計算目的。

除了計算轉速功能外，本實用新型也根據ABZ脈沖的相互關系，增加了對于轉速故障的故障檢測與判斷。當檢測與計算算法完成后，進入故障判斷，ABZ脈沖信號出現異常后，能自發地進行故障報警。