[發(fā)明專利]基于雙速感應(yīng)同步機(jī)的絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410656831.4
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104316085A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高文政;徐磊;韓彬;杜雪珍;石洪;林海軍;沈孟龍;張永浩;高虎;趙斐彩
• 申請（專利權(quán)）人: 連云港杰瑞電子有限公司
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務(wù)所 32255
• 代理人: 劉喜蓮

1.一種基于雙速感應(yīng)同步機(jī)的絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于：該編碼器包括檢測部分、控制與傳輸部分；檢測部分采用雙速感應(yīng)同步機(jī)，控制與傳輸部分包括DC/DC電源電路、激磁信號產(chǎn)生電路、低頻濾波與功率放大電路、微信號調(diào)理電路、正余弦-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路和微處理器系統(tǒng)；外部輸入+5V電源信號后，通過DC/DC電源電路轉(zhuǎn)換出三路電源信號供后級系統(tǒng)工作，旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部微處理器系統(tǒng)輸出原始激磁信號，通過激磁電流-電壓信號轉(zhuǎn)換電路、低頻濾波與功率放大電路后生成激磁信號，供給雙速感應(yīng)同步機(jī)；旋轉(zhuǎn)編碼器軸系跟隨外部系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，生成對應(yīng)角度信息的正余弦信號，經(jīng)過微信號調(diào)理電路、正余弦-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路生成角度數(shù)字信號，通過微處理器系統(tǒng)處理后實現(xiàn)角度輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于：該旋轉(zhuǎn)編碼器呈一體化機(jī)電結(jié)構(gòu)，采用全空心結(jié)構(gòu)，兩側(cè)留有支架，可用于柔性定位，空心軸部分有定位孔作為轉(zhuǎn)軸固定，外部連接線采用側(cè)面出線；內(nèi)部通過限位臺階和限位螺釘對電路板進(jìn)行固定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于：所述的雙速感應(yīng)同步機(jī)在外殼上固定定子，在轉(zhuǎn)軸上固定轉(zhuǎn)子，采用連續(xù)式繞組激磁輸入，分段式繞組鑒幅輸出，使用滑環(huán)作為電氣接觸，通過定子基板引出粗精兩通道正余弦信號線，通過轉(zhuǎn)子基板引出激磁信號線，兩類引線分兩側(cè)引出，粗精兩個通道速比為1：90～360；該旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)輸出16～24位分辨率角度數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換精度達(dá)到5″～20″。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于：所述的激磁信號產(chǎn)生電路通過使用定時器和預(yù)設(shè)波形數(shù)值查表來控制DA寄存器存入數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過DA輸出分段臺階式正弦電流激磁信號；后級電流-電壓信號轉(zhuǎn)換電路將分段臺階式電流信號通過采樣變換輸出分段臺階式正弦電壓信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于：其中DC/DC電源電路采用多路DC轉(zhuǎn)換，外部輸入+5V電源信號時，內(nèi)部通過多路轉(zhuǎn)換產(chǎn)生+5V、-5V、+3.3V三路DC電源。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于：所述的低頻濾波與功率放大電路處理分段臺階正弦電壓信號，通過二階低通濾波，濾除高頻干擾；將信號進(jìn)行偏置放大得到一路激磁信號U_RH，為防止兩路激磁信號U_RH和U_RL之間不同步產(chǎn)生較大相位差，另一路激磁信號U_RL通過對U_RH進(jìn)行隔直反向運算得到；這樣實現(xiàn)連續(xù)式正弦電壓激磁信號。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于：所述的微信號調(diào)理電路，采用兩級放大運算，第一級運算放大667倍，第二級運算放大3倍，兩級放大2000倍將粗、精通道的正余弦信號放大為可處理信號；信號后級使用二階帶通濾波器濾除低頻和高頻的噪音、雜波干擾；正余弦-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路，采用兩路R/D轉(zhuǎn)換，將粗通道正余弦信號CS1~CS4轉(zhuǎn)換為10位數(shù)字角度信號，將精通道正余弦信號FS1~FS4轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字角度信號。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于：正余弦-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路，粗通道采用10位分辨率，跟蹤速度采用800rps，帶寬采用1000Hz，將粗通道正余弦信號CS1~CS4轉(zhuǎn)換為10位數(shù)字角度信號，精通道采用12位分辨率，跟蹤速度采用500rps，帶寬采用1000Hz，將，將精通道正余弦信號FS1~FS4轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字角度信號。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于：所述的微處理器系統(tǒng)包括系統(tǒng)監(jiān)控電路和系統(tǒng)軟件部分；微處理器通過總線控制讀取粗精兩通道數(shù)據(jù)，其中粗通道10位分辨率數(shù)據(jù)，精通道12位分辨率數(shù)據(jù)；取粗通道數(shù)據(jù)的低4位和精通道數(shù)據(jù)的高4位進(jìn)行象限區(qū)分和糾錯補(bǔ)償處理，通過組合糾錯補(bǔ)償后得到16位角度位置數(shù)據(jù)；當(dāng)外部控制設(shè)備在向旋轉(zhuǎn)編碼器通信取數(shù)時，微處理器通過接口協(xié)議配置向外傳輸16位角度位置數(shù)據(jù)。