[發明專利]一種雙旋轉變壓器解碼系統和方法

有效

• 申請號: 201410826897.3
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104613990A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 羅玉濤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;G01D5/36
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及一種旋轉軸的位置檢測領域，特別涉及一種雙旋轉變壓器解碼系統和方法。

背景技術

目前，有些設備具有兩個或者多個旋轉軸，往往需要檢測其旋轉過程中旋轉軸的相對位置。例如，雙轉子電機具有兩個機械軸，兩個機械軸可以實現不同轉速運轉。雙轉子電機由于體積小、重量輕，而且工作效率也高，應用于電動汽車還具有差速器的功能，能夠減輕整車重量并擴大車內閑用空間。因此，此類電機應用于在電動汽車將具有很大的優勢。采用矢量控制的電機調速系統中，需要實時檢測轉子位置或轉速,控制器將檢測到的信息與目標值相比較并對輸出作出相應的調整，以使電機的轉速或轉角更加符合目標值，從而實現位置、速度及轉矩的閉環控制。

旋轉變壓器是一種高精度的電磁感應式傳感器，可用來測量旋轉物體的轉軸角位移和角速度。將旋轉變壓器安裝在旋轉軸上能夠測量出旋轉軸設備中旋轉軸的相對位置和相對速度。旋轉變壓器因結構簡單,且抗沖擊能力強，越來越被廣泛地應用于車用電機中。

旋轉變壓器由定子和轉子組成，其中定子或轉子繞組作為變壓器的原邊，接收勵磁電壓，轉子或定子繞組作為變壓器的副邊，通過電磁耦合得到感應電動勢；由于旋轉變壓器輸出的是正弦交流信號，無法直接應用，需要對其輸出進行特別的轉換，使其能變成一個與轉子相對于定子轉角成一定比例關系的數據，即為解碼。其中解碼方式由多種，如軟件解碼、硬件解碼，軟件解碼對軟件平臺和編程水平要求較高，具有高可靠性、抗干擾強、運行速度慢等特點，比如調用反正切的方法、查表法等，硬件解碼對硬件平臺要求高，具有復制、難實現、性能高、易受干擾等特點。現有比較成熟的技術中僅有針對安裝于單軸的旋轉變壓器的解碼系統，這種系統無法用于多軸系統中求解相對位置。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種雙旋轉變壓器解碼系統。該系統結合旋轉變壓器解碼電路模塊和嵌入式處理器模塊求取雙旋轉軸設備兩個旋轉軸的相對位置信息，具有解碼精度高以及可靠性高的優點。

本發明的另一目的在于提供一種基于上述系統實現的雙旋轉變壓器解碼方法。

本發明的第一目的通過以下技術方案實現：一種雙旋轉變壓器解碼系統，包括第一旋轉變壓器解碼電路模塊、第二旋轉變壓器解碼電路模塊和嵌入式處理器模塊；所述第一旋轉變壓器解碼電路模塊的輸入端與安裝在雙旋轉軸設備第一旋轉軸上的旋轉變壓器輸出端連接，所述第二旋轉變壓器解碼電路模塊的輸入端與安裝在雙旋轉軸設備第二旋轉軸上的旋轉變壓器輸出端連接；所述第一旋轉變壓器解碼電路模塊和第二旋轉變壓器解碼電路模塊通過串口或并口與嵌入式處理器模塊連接。

優選的，所述嵌入式處理器模塊的其中三個I/O端口連接三相直接輸出接口。

優選的，所述嵌入式處理器模塊的其中三個I/O端口分別連接開集電路。

更進一步的，所述開集電路由NPN三極管和電阻組成，其中NPN三極管的基極連接嵌入式處理器模塊的I/O端口，發射極接地，集電極連接電阻后作為開集電路的輸出端。

優選的，所述嵌入式處理器模塊的其中三個I/O端口連接單端轉差分電路。

優選的，所述第一旋轉變壓器解碼電路模塊包括第一旋轉變壓器解碼芯片、第一勵磁緩沖電路和第一信號預處理電路；所述第一旋轉變壓器解碼芯片勵磁信號輸出端通過第一勵磁緩沖電路連接安裝在雙旋轉軸設備第一旋轉軸上的旋轉變壓器，該旋轉變壓器正余弦信號輸出端通過第一信號預處理電路連接第一旋轉變壓器解碼芯片正余弦信號輸入端；

所述第二旋轉變壓器解碼電路模塊包括第二旋轉變壓器解碼芯片、第二勵磁緩沖電路和第二信號預處理電路；所述第二旋轉變壓器解碼芯片勵磁信號輸出端通過第二勵磁緩沖電路連接安裝在雙旋轉軸設備第二旋轉軸上的旋轉變壓器，該旋轉變壓器正余弦信號輸出端通過第二信號預處理電路連接第二旋轉變壓器解碼芯片正余弦信號輸入端。

更進一步的，所述嵌入式處理器為單片機模塊；所述第一旋轉變壓器解碼芯片和第二旋轉變壓器解碼芯片均為AD2S1200芯片，第一旋轉變壓器解碼芯片?的勵磁信號輸出端EXC和與第一勵磁緩沖電路的輸入端連接；第二旋轉變壓器解碼芯片的勵磁信號輸出端EXC和與第二勵磁緩沖電路的輸入端連接。

更進一步的，所述第一信號預處理電路包括第一正弦信號預處理模塊和第一余弦信號預處理模塊；