通用旋轉變壓器解碼裝置和系統的製作方法
2023-05-29 07:19:41
專利名稱：通用旋轉變壓器解碼裝置和系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及變壓器解碼領域，更具體地說，涉及一種通用旋轉變壓器解碼裝 置和系統。
背景技術：
旋轉變壓器是一種輸出電壓隨轉子轉角變化的傳感元件，當勵磁繞組通過一定頻 率的交流信號時，其輸出繞組輸出的電壓幅度與轉子轉角成正弦、餘弦。而只有採用解碼芯 片通過鑑相或鑑幅等方式對旋轉變壓器獲得的正餘弦信號進行解調，實現對轉子位置信息 的數字轉換，轉換輸出的數位訊號才能夠與後級控制單元進行連接，從而處理成相應的數
字信號。旋轉變壓器因結構可靠、耐高溫、抗震動、耐油汙、抗衝擊等特點越來越多地應用 於工業系統中，尤其是電機驅動系統。然而由於旋轉變壓器的控制單元類型各異，控制方法 不同、通信類型不同、控制對象不同等諸多因素，使得通用旋轉變壓器解碼裝置設計難以實 現。加上旋轉變壓器規格、極對數等在使用過程中也各不相同，導致旋轉變壓器解碼裝置的 通用性大大降低，目前較為流行的做法是控制器廠商均自行設計解碼裝置，以配合所採用 的控制單元。但遇到改變應用場合及控制單元時，電壓等級、輸出方式等均須重新設計。在工業領域控制單元廣泛應用單片機、PLC和DSP，但各類控制單元的電平範圍各 不相同，運算速度也不相同，而且在各類信號調理電路中運放等集成晶片廣泛應用的所需 的電平也各不相同，較常見的有5V、12V、24V等，不同電平導致各類信號接口不兼容，往往 採用額外的電平轉換電路來解決，既增加了成本，也給電路增加了不可靠因素。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種可適用 於各種旋轉變壓器控制單元的通用旋轉變壓器解碼裝置。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種通用旋轉變壓器解碼 裝置，包括連接到旋轉變壓器以解碼從所述旋轉變壓器接收到的正餘弦信號以生成多個 解碼輸出信號的解碼電路，和連接到所述解碼電路以接收所述多個解碼輸出信號，並對其 中的至少一個解碼輸出信號進行分頻以適用於不同旋轉變壓器後級控制單元的分頻電路。在本實用新型所述的通用旋轉變壓器解碼裝置中，所述分頻電路包括用以將所述 多個解碼輸出信號中的兩個在1-256之內任意選擇分頻係數的8位撥碼開關和8位計數
ο在本實用新型所述的通用旋轉變壓器解碼裝置中，所述8位計數器是級聯的兩個 4位計數器。在本實用新型所述的通用旋轉變壓器解碼裝置中，所述解碼電路進一步包括連接到所述旋轉變壓器以用於為所述旋轉變壓器提供激勵電源的激勵輸出模塊、 連接到旋轉變壓器以接收並解碼從旋轉變壓器接收到的正餘弦信號以生成六個解碼輸出信號的解碼模塊和連接到所述旋轉變壓器以接收旋變反饋信號的旋變反饋輸入模塊。在本實用新型所述的通用旋轉變壓器解碼裝置中，所述通用旋轉變壓器解碼裝置 進一步包括連接到所述解碼電路以接收所述多個解碼輸出信號並將所述多個解碼輸出信 號轉換成後級控制單元所需的電平電壓的隔離電平轉換電路。在本實用新型所述的通用旋轉變壓器解碼裝置中，所述通用旋轉變壓器解碼裝置 進一步包括連接到所述解碼電路以接收所述多個解碼輸出信號並提高所述多個解碼正交 信號的差分輸出的長線驅動電路。在本實用新型所述的通用旋轉變壓器解碼裝置中，所述通用旋轉變壓器解碼裝置 進一步包括連接到所述分頻電路以輸出分頻後的解碼輸出信號的光耦隔離電路。在本實用新型所述的通用旋轉變壓器解碼裝置中，所述通用旋轉變壓器解碼裝置 進一步包括光電編碼兼容接口。本實用新型解決其技術問題的另一技術方案是，構造一種通用旋轉變壓器解碼系 統，包括旋轉變壓器和上述技術方案中所述的任一通用旋轉變壓器解碼裝置。在本實用新型所述的通用旋轉變壓器解碼系統中，所述旋轉變壓器是多極式旋轉 變壓器、無刷旋轉變壓器或磁阻式旋轉變壓器。實施本實用新型的通用旋轉變壓器解碼裝置和系統，由於可以通過調節撥碼開 關，能夠將解碼後信號進行1-256分頻，並且輸出電平可以由用戶輸入電平決定，因此在充 分利用旋變解碼精度的同時，可直接將其應用於各類不同電平的後級控制單元，如DSP、單 片機、PLC中，從而最大限度地提高了裝置的通用性和實用性。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是本實用新型的通用旋轉變壓器解碼裝置的第一實施例的原理框圖；圖2是本實用新型的通用旋轉變壓器解碼裝置的第二實施例的原理框圖；圖3是本實用新型的通用旋轉變壓器解碼系統的第一實施例的原理框圖。
具體實施方式
圖1是本實用新型的通用旋轉變壓器解碼裝置的第一實施例的原理框圖。如圖1 所示，本實用新型的通用旋轉變壓器解碼裝置可以包括解碼電路1和分頻電路4。其中該解 碼電路1連接到旋轉變壓器以接收旋轉變壓器輸出的正餘弦信號，並解碼所述正餘弦信號 以生成多個解碼輸出信號。在本實用新型的一個實施例中，解碼電路1可以同時輸出A、B、 Z、U、V、W六路信號。由於解碼後的信號的頻率較高，並不適合所有的控制單元的接收，因此 可以通過分頻電路4進行處理。該分頻電路4連接到所述解碼電路1以接收所述多個解碼 輸出信號，並對其中的至少一個解碼輸出信號進行分頻以適用於不同旋轉變壓器後級控制 單元。在此，所述解碼電路1和旋轉變壓器。解碼電路1和分頻電路4可通過通信總線直 接連接，也可通過並行或串行接口連接，還可以通過無線、藍牙或紅外通信連接。本實用新 型不受其實際的連接關係的限制。圖2是本實用新型的通用旋轉變壓器解碼裝置的第二實施例的原理框圖。如圖2 所示，本實用新型的通用旋轉變壓器解碼裝置包括解碼電路1、隔離電平轉換電路2、長線驅動電路3、分頻電路4和光耦隔離電路6。其中分頻電路可以包括將所述多個解碼輸出信 號中的兩個在1-256之內任意選擇分頻係數的8位撥碼開關41和8位計數器。分頻係數可 以通過8位撥碼開關41來設置，本領域技術人員可以根據需要，將解碼輸出信號進行1-256 分頻。由於解碼後的數字脈衝信號A、B頻率較高，不適合所有控制單元的接收，通過分頻電 路4的處理，實現對A、B信號的分頻，撥碼開關41的配置可以調節分頻係數為1 256之 間。經過分頻後的A、B信號將進一步通過光耦隔離電路6的處理後輸出，輸出電平由用戶 決定，可在3 24V範圍內進行輸出，從而支持各類電平不同的DSP、單片機、PLC等控制單 元片。所述解碼電路1進一步包括激勵輸出模塊11、解碼模塊12和旋變反饋輸入模塊 13。其中，激勵輸出模塊11連接到所述旋轉變壓器以用於為所述旋轉變壓器提供激勵電 源。解碼模塊12連接到旋轉變壓器以接收並解碼從旋轉變壓器接收到的正餘弦信號以輸 出A、B、Z、U、V、W六路信號。旋變反饋輸入模塊13連接到所述旋轉變壓器以接收旋變反饋 信號以進行將其送到解碼模塊12進行解碼演算。解碼後的信號可通過SPI傳輸總線送至 單片機、DSP或者PLC等控制單元，也可以以ABZUVW的形式送至單片機、DSP或者PLC等控 制單元。隔離電平轉換電路2接收從解碼電路1中送出的解碼輸出信號將該信號的電平轉 換為單片機、DSP或者PLC等控制單元所需要的電平電壓。在本實用新型的其他實施例中， 後級控制單元所需要的電平電壓可根據實際要求自行設定。長線驅動電路3完成對解碼輸 出信號的差分輸出，以保證實現解碼輸出信號的長距離可靠完整傳輸。在本實用新型中，該解碼信號既包含ABZ轉子位置增量式信息，也包含UVW磁極信 息，即本實用新型的通用旋轉變壓器解碼裝置既可用於異步電機，也可用於同步電機驅動。在本實用新型的一個優選實施例中，還設置有光編碼器的兼容接口，便於光編碼 器直接連接。在本實用新型的另一優選實施例中，所述8位計數器是級聯的兩個4位計數
ο實施本實用新型的通用旋轉變壓器解碼裝置，由於可以通過調節撥碼開關，能夠 將解碼後信號進行1-256分頻，並且輸出電平可以由用戶輸入電平決定，因此在充分利用 旋變解碼精度的同時，可直接將其應用於各類不同電平的後級控制單元，如DSP、單片機、 PLC中，從而最大限度地提高了裝置的通用性和實用性。更進一步地，本實用新型採用串行數據接口和並行總線輸出兩種方式，可以滿足 各種不同接口類型的需求，總線輸出採用長線驅動技術，能有效的抑制幹擾和提高輸出能 力。採用並行輸出方式時，既能輸出增量型位置脈衝信號，同時又能輸出UVW磁極位置信 息，真正做到了與UVW編碼器和SIN/C0S編碼器兼容，因此本實用新型的通用旋轉變壓器解 碼裝置既可應用於異步電機驅動，也可應用於永磁同步電機驅動，從而提高解碼裝置通用 性。圖3是本實用新型的通用旋轉變壓器解碼系統的第一實施例的原理框圖。如圖3 所示，該通用旋轉變壓器解碼系統包括旋轉變壓器5、通用旋轉變壓器解碼裝置6和後級控 制單元7。其中所述通用旋轉變壓器解碼裝置6可以按照圖1或2中構建。所述後級控制 單元7可以是DSP、單片機或PLC。並且所述後級控制單元7與通用旋轉變壓器解碼裝置6 之間可以通過SPI總線連接。所述旋轉變壓器5可以是多極式旋轉變壓器或磁阻式旋轉變 壓器，也可以是其他類型的旋轉變壓器。本實用新型不受旋轉變壓器的種類的限制。[0030]本領域技術人員知悉，雖然在此是以8位撥碼開關和8位計數器為實施例進行介 紹的，但是其他相應位數的撥碼開關和8位計數器也可以用於構建本實用新型的分頻電 路。例如，4位的撥碼開關和4位計數器也可以用於構建能夠產生1-16的分頻係數的分頻 電路。5位的撥碼開關和5位計數器也可以用於構建能夠產生1-64的分頻係數的分頻電 路。10位的撥碼開關和10位計數器可用於構建能夠產生1-1024的分頻係數的分頻電路。 根據本實用新型的教導，本領域技術人員可以根據需要，設計出各種類型的分頻電路，在此 這些分頻電路都落入本實用新型的保護範圍中。本實用新型是根據特定實施例進行描述的，但本領域的技術人員應明白在不脫離 本實用新型範圍時，可進行各種變化和等同替換。此外，為適應本實用新型技術的特定場合 或材料，可對本實用新型進行諸多修改而不脫離其保護範圍。因此，本實用新型並不限於在 此公開的特定實施例，而包括所有落入到權利要求保護範圍的實施例。
權利要求一種通用旋轉變壓器解碼裝置，其特徵在於，包括連接到旋轉變壓器以解碼從所述旋轉變壓器接收到的正餘弦信號以生成多個解碼輸出信號的解碼電路(1)，和連接到所述解碼電路(1)以接收所述多個解碼輸出信號，並對其中的至少一個解碼輸出信號進行分頻以適用於不同旋轉變壓器後級控制單元的分頻電路(4)。
2.根據權利要求1所述的通用旋轉變壓器解碼裝置，其特徵在於，所述分頻電路(4)包 括用以將所述多個解碼輸出信號中的兩個在1-256之內任意選擇分頻係數的8位撥碼開關 (41)和8位計數器。
3.根據權利要求2所述的通用旋轉變壓器解碼裝置，其特徵在於，所述8位計數器是級 聯的兩個4位計數器。
4.根據權利要求1所述的通用旋轉變壓器解碼裝置，其特徵在於，所述解碼電路(1)進 一步包括連接到所述旋轉變壓器以用於為所述旋轉變壓器提供激勵電源的激勵輸出模塊(11)、 連接到旋轉變壓器以接收並解碼從旋轉變壓器接收到的正餘弦信號以生成六個解碼輸出 信號的解碼模塊(12)和連接到所述旋轉變壓器以接收旋變反饋信號的旋變反饋輸入模塊 (13)。
5.根據權利要求1所述的通用旋轉變壓器解碼裝置，其特徵在於，所述通用旋轉變壓 器解碼裝置進一步包括連接到所述解碼電路(1)以接收所述多個解碼輸出信號並將所述 多個解碼輸出信號轉換成後級控制單元所需的電平電壓的隔離電平轉換電路(2)。
6.根據權利要求1所述的通用旋轉變壓器解碼裝置，其特徵在於，所述通用旋轉變壓 器解碼裝置進一步包括連接到所述解碼電路(1)以接收所述多個解碼輸出信號並提高所 述多個解碼正交信號的差分輸出的長線驅動電路(3)。
7.根據權利要求1所述的通用旋轉變壓器解碼裝置，其特徵在於，所述通用旋轉變壓 器解碼裝置進一步包括連接到所述分頻電路(4)以輸出分頻後的解碼輸出信號的光耦隔 離電路(6)。
8.根據權利要求1所述的通用旋轉變壓器解碼裝置，其特徵在於，所述通用旋轉變壓 器解碼裝置進一步包括光電編碼兼容接口。
9.一種通用旋轉變壓器解碼系統，其特徵在於，包括旋轉變壓器和根據權利要求1-8 中任一權利要求所述的通用旋轉變壓器解碼裝置。
10.根據權利要求9所述的通用旋轉變壓器解碼系統，其特徵在於，所述旋轉變壓器是 多極式旋轉變壓器、無刷旋轉變壓器或磁阻式旋轉變壓器。
專利摘要本實用新型涉及一種通用旋轉變壓器解碼裝置及系統，包括連接到旋轉變壓器以解碼從所述旋轉變壓器接收到的正餘弦信號以生成多個解碼輸出信號的解碼電路，和連接到所述解碼電路以接收所述多個解碼輸出信號，並對其中的至少一個解碼輸出信號進行分頻以適用於不同旋轉變壓器後級控制單元的分頻電路。實施本實用新型的通用旋轉變壓器解碼裝置和系統，由於可以通過調節撥碼開關，能夠將解碼後信號進行1-256分頻，並且輸出電平可以由用戶輸入電平決定，因此在充分利用旋變解碼精度的同時，可直接將其應用於各類不同電平的後級控制單元，如DSP、單片機、PLC中，從而最大限度地提高了裝置的通用性和實用性。
文檔編號H03M7/00GK201655521SQ20102012170
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月1日 優先權日2010年3月1日
發明者劉海威, 葉偉中, 張大成, 王冬, 鍾志 申請人:盛能動力科技(深圳)有限公司