CN102931908A - 变频调速器用正交脉冲捕获电路 - Google Patents

变频调速器用正交脉冲捕获电路 Download PDF

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宁胜利
贾胜
张继红
常征
杨志刚
秦波波
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Abstract

本发明公开了一种变频调速器用正交脉冲捕获电路。本发明的目的在于提供一种变频调速器用正交脉冲捕获电路。本发明包括光电隔离电路，其特征在于：所述的光电隔离电路的一端与控制器相连，另一端通过滤波电路、保护调理电路与限幅电路的一端相连，限幅电路的另一端与轴编码器相连，轴编码器及限幅电路还与供电电路相连，光电隔离电路还与数字电源相连。本发明主要用于变频调速器的速度闭环控制。

Description

变频调速器用正交脉冲捕获电路
技术领域
本发明涉及一种正交脉冲捕获电路，尤其涉及一种变频调速器用正交脉冲捕获电路。
背景技术
带速度编码器的矢量控制型变频器中，需要对电机的转速进行实时采集，送到变频器控制器中参与控制，从而实现变频器对电动机的精准控制，在这一过程中，变频器控制器对脉冲信号要求非常高的精度，否则变频器将不能正常工作。在实际应用过程中，往往采用编码器作为电动机的速度采集器件，编码器输出一组正交脉冲信号，通过电缆与变频器控制器相连。由于变频器控制器往往只能接受5V或3.3V的信号，而编码器的输出信号幅值与其自身供电电压一致，因此在实际应用过程中需要将脉冲信号转换为控制器要求的信号。在目前的应用当中，正交脉冲捕获电路往往就是一个信号转换电路，对脉冲本身不加处理。在这种情况下，速度编码器输出的正交信号通过电缆连接到控制器过程中，信号非常容易受到外界的干扰，造成输入控制器的信号与编码器输出信号不一致，对变频器的控制相当不利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变频调速器用正交脉冲捕获电路，以解决上述存在的问题。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种变频调速器用正交脉冲捕获电路，包括光电隔离电路，其特征在于：所述的光电隔离电路的一端与控制器相连，另一端通过滤波电路、保护调理电路与限幅电路的一端相连，限幅电路的另一端与轴编码器相连，轴编码器及限幅电路还与供电电路相连，光电隔离电路还与数字电源相连。
本发明的有益效果是：通过对捕获电路的重新设计，不仅实现了信号转换，同时还很好地解决了信号的干扰问题。同时，实现了编码器宽泛供电电压的要求。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的电原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明及其具体实施方式作进一步详细说明。
参见图1-2，AP、AN、BP、BN、P、G与电动机上的轴编码器的AP、AN、BP、BN、P、G相连，用于给采集编码器的正交脉冲输出AP和BP；P、G用于给编码器供电，P、G的供电电压决定编码器的正交脉冲输出的幅值。
R5为编码器的限流电阻，R5的两段分别连接编码器的供电端P及电源端VCC。当供电电压VCC在5-24V区间内的任意值时，调整R5的阻值可以限制流进编码器的电流，从而达到保护编码器的作用及满足编码器宽泛供电电压的功能。
D3、D4、D5、D6为半桥型二极管，这种二极管有三个引出端，分别为阴极、阳极和输入端。其中四个二极管的阴极均与电源端VCC连接，阳极均与电源地G连接，D3、D5的输入端分别连接正交脉冲信号AP和BP，D4和D6的输入端分别与正交脉冲信号地AN和BN相连。
图中R7、C7和R8、C8分别串联后对应的连接到AP、AN之间和BP、BN之间。
R11、R12和R13、R14并联后串接与信号地AN、BN之间，起到对U5、U6的保护作用。R9、R10分别与U5、U6的原边并联，然后跨接与AP、AN和BP、BN之间，这样R9、R10的分流作用保证了U5、U6原边的输入电流在安全范围之内。D7和D8的阴极对应连接到AP、BP上，阳极对应连接到AN、BN上，起到对串扰的反向脉冲的滤除作用。
U5、U6为有源光电隔离器件，原边连接到正交脉冲采集电路，副边连接到控制器的输入电路；通过光电隔离保证了输入到控制器电路的信号为无干扰的脉冲信号。
U5、U6副边中的三极管的集电极为信号输出端CAP-A和CAP-B，一端通过上拉电阻R15和R16连接到数字电源5V，另一端通过电容接数字地GND。CAP-A和CAP-B与控制器的输入端直接相连。
本发明实现的主要功能是对编码器产生的正交脉冲信号AP、BP进行实时捕获并将其捕获到的信号经过处理送到控制器当中。由于编码器往往采用宽泛电压供电，因此在本发明中只要对VCC供上编码器电压适应范围内的值并改变限流电阻R5的值就可以实现其宽泛供电。
编码器输出的正交脉冲经过电缆连接到变频器，往往距离较远很容易在脉冲上叠加干扰信号。编码器输出的正交脉冲幅值为VCC，而干扰信号的幅值远远大于VCC。本发明中使用D3、D4、D5、D6半桥二极管这种简单有效的方式来构成限幅电路，使电路采集到的脉冲AP、AN的幅值限制到0-VCC之间。
在电路中R7、C7和R8、C8组成滤波电路，对高于脉冲AP、BP信号频率的高次谐波进行滤除；同时D7、D8形成半波电路，对于AP、BP中的谐波成分进行二次处理，使信号AP、BP保持为幅值为VCC的正脉冲。
电路中R9、R11、R12和R10、R13、R14构成U5、U6的电流保护及满足编码器宽泛电压输入时U5、U6的宽泛电压适应。由于U5、U6的原边输入电流具有一定的上限，通过调整R9及R10的分流电阻阻值，可以实现对U5、U6进行电流上限限制，防止U5、U6被烧毁。
U5、U6为有源光耦，起到光电隔离的作用。当AP或BP为高电平时，U5或U6的原边导通，由光电效应副边导通，CAP-A或CAP-B处于低电平状态；当当AP或BP为低电平时，U5或U6的原边截止，由光电效应副边关断，CAP-A或CAP-B处于幅值为5V的高电平状态，因此本电路的正交脉冲捕捉的电平逻辑与实时采集到的编码器输出脉冲电平逻辑正好相反。

Claims (1)

1.一种变频调速器用正交脉冲捕获电路，包括光电隔离电路，其特征在于：所述的光电隔离电路的一端与控制器相连，另一端通过滤波电路、保护调理电路与限幅电路的一端相连，限幅电路的另一端与轴编码器相连，轴编码器及限幅电路还与供电电路相连，光电隔离电路还与数字电源相连。
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