基於雙速感應同步機的絕對值旋轉編碼器的製造方法

2023-05-30 01:41:46

基於雙速感應同步機的絕對值旋轉編碼器的製造方法
【專利摘要】一種基於雙速感應同步機的絕對值旋轉編碼器，該編碼器包括檢測部分、控制與傳輸部分；檢測部分採用雙速感應同步機，控制與傳輸部分包括DC/DC電源電路、激磁信號產生電路、低頻濾波與功率放大電路、微信號調理電路、正餘弦-數位訊號轉換電路和微處理器系統；外部輸入+5V電源信號後，通過DC/DC電源電路轉換出三路電源信號供後級系統工作，旋轉編碼器內部微處理器系統輸出原始激磁信號，通過激磁電流-電壓信號轉換電路、低頻濾波與功率放大電路後生成激磁信號，供給雙速感應同步機；通過微處理器系統處理後實現角度輸出。本發明不但解析度高，精度高，而且可靠性好，適應性強。滿足對可靠性要求更高的場合領域要求。
【專利說明】基於雙速感應同步機的絕對值旋轉編碼器

【技術領域】
[0001] 本發明是屬於機電一體化、傳感器測量【技術領域】，特別是一種基於雙速感應同步 機的絕對值旋轉編碼器。

【背景技術】
[0002] 旋轉編碼器是用來檢測角度、位置、速度和加速度的傳感器，適用於各種自動化控 制系統，主要應用於電梯、數控工具機、機械、電力、水利、軌道交通、風電、雷達、衛星等領域。
[0003] 旋轉編碼器分為絕對值和增量式兩種，因為絕對值旋轉編碼器可以測量系統的絕 對位置，不受是否帶電等因素影響，所以在各行業中得到了越來越多的應用。而常見的絕 對值旋轉編碼器是基於光學碼盤和感光讀數系統的光電式絕對值旋轉編碼器，具有解析度 高、精度高等特點。但是現有的光電式旋轉編碼器中的光學碼盤多數採用光學玻璃製作，而 感光讀數系統也屬敏感器件，所以造成了光電式旋轉編碼器可靠性差，適應性不強，不利在 對可靠性要求較高的行業領域中推廣應用。


【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提出一種基於雙速感應同步 機的絕對值旋轉編碼器，它能實現測量的角度信號輸出，且解析度高，精度高，可靠性強，適 應性好。
[0005] 本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種基於 雙速感應同步機的絕對值旋轉編碼器，其特點是：該旋轉編碼器包括檢測部分、控制與傳輸 部分；檢測部分採用雙速感應同步機，控制和傳輸部分包括DC/DC電源電路，激磁信號產生 電路，低頻濾波與功率放大電路，微信號調理電路，正餘弦-數位訊號轉換電路，微處理器 系統。外部輸入+5V電源信號後，通過DC/DC電源電路轉換出三路電源信號供後級系統工 作，絕對值旋轉編碼器內部微處理器系統輸出原始激磁信號，通過激磁電流-電壓信號轉 換電路、低頻濾波與功率放大電路後生成激磁信號，供給雙速感應同步機。絕對值旋轉編 碼器軸系跟隨外部系統旋轉，生成對應角度信息的正餘弦信號，經過微信號調理電路、正餘 弦-數位訊號轉換電路生成角度數位訊號，通過微處理器系統處理後實現角度輸出。
[0006] 本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方法方案來進一步實現的。以上所 述的基於雙速感應同步機的絕對值旋轉編碼器，其特點是：該旋轉編碼器呈一體化機電結 構，採用全空心結構，兩側留有支架，可用於柔性定位，空心軸部分有定位孔作為轉軸固定， 外部連接線採用側面出線；內部通過限位臺階和限位螺釘對電路板進行固定。
[0007] 本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方法方案來進一步實現的。以上 所述的基於雙速感應同步機的絕對值旋轉編碼器，其特點是：所述的雙速感應同步機在外 殼上固定定子，在轉軸上固定轉子，採用連續式繞組激磁輸入，分段式繞組鑑幅輸出，使用 滑環作為電氣接觸，通過定子基板引出粗精兩通道正餘弦信號線，通過轉子基板引出激磁 信號線，兩類引線分兩側引出，粗精兩個通道速比為1 :90?360 ;該旋轉編碼器實現輸出 16?24位解析度角度數位訊號，轉換精度達到5"?20"。
[0008] 當轉子激磁繞組通過正弦激磁信號t/ = 17 sin ,粗、精 通道的定子分段繞組感應出感應電動勢，通過函數變壓器對粗、精通道定子 正弦繞組和餘弦繞組輸出的電動勢進行變換運算後產生最終的信號輸出 I m

【權利要求】
1. 一種基於雙速感應同步機的絕對值旋轉編碼器，其特徵在於：該編碼器包括檢測部 分、控制與傳輸部分；檢測部分採用雙速感應同步機，控制與傳輸部分包括DC/DC電源電 路、激磁信號產生電路、低頻濾波與功率放大電路、微信號調理電路、正餘弦-數位訊號轉 換電路和微處理器系統；外部輸入+5V電源信號後，通過DC/DC電源電路轉換出三路電源信 號供後級系統工作，旋轉編碼器內部微處理器系統輸出原始激磁信號，通過激磁電流-電 壓信號轉換電路、低頻濾波與功率放大電路後生成激磁信號，供給雙速感應同步機；旋轉編 碼器軸系跟隨外部系統旋轉，生成對應角度信息的正餘弦信號，經過微信號調理電路、正餘 弦-數位訊號轉換電路生成角度數位訊號，通過微處理器系統處理後實現角度輸出。
2. 根據權利要求1所述的旋轉編碼器，其特徵在於：該旋轉編碼器呈一體化機電結構， 採用全空心結構，兩側留有支架，可用於柔性定位，空心軸部分有定位孔作為轉軸固定，夕卜 部連接線採用側面出線；內部通過限位臺階和限位螺釘對電路板進行固定。
3. 根據權利要求1所述的旋轉編碼器，其特徵在於：所述的雙速感應同步機在外殼上 固定定子，在轉軸上固定轉子，採用連續式繞組激磁輸入，分段式繞組鑑幅輸出，使用滑環 作為電氣接觸，通過定子基板引出粗精兩通道正餘弦信號線，通過轉子基板引出激磁信號 線，兩類引線分兩側引出，粗精兩個通道速比為1 :90?360 ;該旋轉編碼器實現輸出16? 24位解析度角度數位訊號，轉換精度達到5"?20"。
4. 根據權利要求1或2或3所述的旋轉編碼器，其特徵在於：所述的激磁信號產生電 路通過使用定時器和預設波形數值查表來控制DA寄存器存入數據，進而通過DA輸出分段 臺階式正弦電流激磁信號；後級電流-電壓信號轉換電路將分段臺階式電流信號通過採樣 變換輸出分段臺階式正弦電壓信號。
5. 根據權利要求1或2或3所述的旋轉編碼器，其特徵在於：其中DC/DC電源電路採 用多路DC轉換，外部輸入+5V電源信號時，內部通過多路轉換產生+5V、-5V、+3. 3V三路DC 電源。
6. 根據權利要求1或2或3所述的旋轉編碼器，其特徵在於：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，濾除高頻幹擾；將信號進行偏置 放大得到一路激磁信號Ukh，為防止兩路激磁信號Ukh和Ui之間不同步產生較大相位差，另 一路激磁信號U%通過對Ueh進行隔直反向運算得到；這樣實現連續式正弦電壓激磁信號。
7. 根據權利要求1或2或3所述的旋轉編碼器，其特徵在於：所述的微信號調理電路， 採用兩級放大運算，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、 精通道的正餘弦信號放大為可處理信號；信號後級使用二階帶通濾波器濾除低頻和高頻 的噪音、雜波幹擾；正餘弦-數位訊號轉換電路，採用兩路R/D轉換，將粗通道正餘弦信號 CS1~CS4轉換為10位數字角度信號，將精通道正餘弦信號FS1~FS4轉換為12位數字角度信 號。
8. 根據權利要求1或2或3所述的旋轉編碼器，其特徵在於：正餘弦-數位訊號轉換 電路，粗通道採用10位解析度，跟蹤速度採用800rps，帶寬採用1000Hz，將粗通道正餘弦信 號CS1~CS4轉換為10位數字角度信號，精通道採用12位解析度，跟蹤速度採用500rps，帶 寬採用1000Hz，將，將精通道正餘弦信號FS1~FS4轉換為12位數字角度信號。
9. 根據權利要求1或2或3所述的旋轉編碼器，其特徵在於：所述的微處理器系統包 括系統監控電路和系統軟體部分；微處理器通過總線控制讀取粗精兩通道數據，其中粗通 道10位解析度數據，精通道12位解析度數據；取粗通道數據的低4位和精通道數據的高4 位進行象限區分和糾錯補償處理，通過組合糾錯補償後得到16位角度位置數據；當外部控 制設備在向旋轉編碼器通信取數時，微處理器通過接口協議配置向外傳輸16位角度位置 數據。
【文檔編號】G01D5/12GK104316085SQ201410656831
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】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 申請人:連雲港傑瑞電子有限公司