CN107306136B - 正弦波信号的断开检测设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种正弦波信号的断开检测设备。本公开内容的断开检测设备分别将第一正弦波和第二正弦波转换成绝对值，并且当第一正弦波的值小于第一比较值(其大于最小值)并且第二正弦波的值小于第二比较值(其小于最大值)时确定发生断开。

Description

正弦波信号的断开检测设备
技术领域
本公开内容涉及正弦波信号的断开检测设备。
背景技术
一般地，通过逆变器对交流电流(AC)电机的可变速度驱动被广泛地使用，并且存在需要电机的准确速度控制的现场。在这种情况下，速度检测传感器被附接到电机以检测其速度。
增量编码器被广泛用于这样的速度检测传感器。增量编码器被粗略地分类成输出方波信号的编码器和输出正弦波信号的编码器。
用于输出正弦波信号的编码器(正弦波编码器)根据每个电机的单个转动通过预定数来输出具有相对于彼此的90度的相位差的两相位正弦波。
当正弦波编码器的输出信号被断开时，一般被提供在逆变器处的断开检测设备检测输出信号的断开以使电机停止。
图1是传统断开检测设备的框图，并且图2是用于描述从图1的检测设备输出的信号的示例性示意图。
在传统设备中，编码器100输出具有相对于彼此的90度的相位差的两相位正弦波信号(正弦信号和余弦信号)，并且断开检测设备200接收编码器100的输出信号以检测输出信号中的每个的断开是否发生。
放大单元210有区别地放大编码器100的输出信号，并且波形转换单元220将有区别地放大的正弦波信号和余弦波信号转换成方波信号。此外，断开检测单元230验证方波信号以检测其中的每个的连接。
在图2中，2A是通过有区别地放大为正弦波编码器100的输出信号的正弦信号和余弦信号获得的波形，并且表示放大单元210的输出信号，并且2B和2C是通过将为区别放大单元210的输出信号的正弦波信号和余弦波信号转换成方波信号而获得的波形并且表示波形转换单元220的输出信号。在这一点上，2D是从正弦波转换的A相位方波，并且2E是从余弦波转换的B相位方波。
首先，被附接到电机(未示出)的轴的正弦波编码器100是输出与根据电机的转动的轴的位置变化相对应的正弦波的位置传感器，并且每个电机的单个转动的输出信号的数量被预设使得转动位置的变化量可以通过被输出的正弦波的数量获得。
将描述传统断开检测设备200的操作。
正弦波编码器100的输出信号中的每个具有恒定幅值和根据电机的转动速度而变化的频率。放大单元210用于使正弦波编码器100的输出信号隔离并且执行输出信号的电平调节，并且根据预设增益来有区别地放大输出信号，例如从正弦波编码器100输出的2A。
波形转换单元220当有区别地放大的正弦波信号和余弦波信号大于零时将来自区别放大单元210的有区别地放大的正弦波信号和余弦波信号与高电平信号进行比较，或者当它们小于零时将它们与低电平信号进行比较以输出A相位方波信号或B相位方波信号，例如2B或2C。
当正弦波编码器100的输出信号的余弦波信号如图2的区域2F中所示被断开时，断开检测单元230在预定段内验证A相位方波和B相位方波并且当B相位方波不变化而A相位方波变化时检测到断开。
然而，断开检测单元230可以仅仅当在预定时间内发生正弦信号的变化时检测到断开，使得存在如下问题：可能在电机操作的同时发生对电机的侵入损坏。
发明内容
为了解决以上描述的问题，本公开内容的目标是要提供一种能够基于正弦波编码器的输出信号来快速地检测编码器信号线路的断开的断开检测设备。
为了获得以上描述的目标，一种正弦波信号的断开检测设备可以包括：第一转换单元，其被配置为分别将第一正弦波和第二正弦波转换成绝对值；以及确定单元，其被配置为当第一正弦波的值小于第一比较值并且第二正弦波的值小于第二比较值时确定发生断开，其中，第一比较值大于最小值，并且第二比较值小于最大值。
在本公开内容的一个实施例中，确定单元可以当第二正弦波的值小于第一比较值并且第一正弦波的值小于第二比较值时确定发生断开。
本公开内容的一个实施例的断开检测设备还可以包括：放大单元，其被配置为有区别地放大被施加到放大单元的第一正弦波和第二正弦波；以及第二转换单元，其被配置为分别将第一有区别地放大的正弦波信号和第二有区别地放大的正弦波信号转换成作为数字数据的第一正弦波和第二正弦波。
本公开内容的一个实施例的断开检测设备还可以包括：消除单元，其被配置为消除第一正弦波和第二正弦波的偏移。
在本公开内容的一个实施例中，确定单元可以当第一正弦波的值小于第一比较值并且第二正弦波的值大于第二比较值且小于最大值时确定没有发生断开。
在本公开内容的一个实施例中，确定单元可以当第二正弦波的值小于第一比较值并且第一正弦波的值大于第二比较值且小于最大值时确定没有发生断开。
如以上所描述的，根据本公开内容，存在如下效果：其中可以在正弦波的一个周期的进展之前的短时间内检测到断开。
附图说明
图1是传统断开检测设备的框图。
图2是用于描述从图1的断开检测设备输出的信号的示例性示意图。
图3是用于描述根据本公开内容的一个实施例的正弦波信号的断开检测设备的一个示例性示意图。
图4是图3的第二断开检测单元的一个实施例的详细框图。
图5是用于描述从本公开内容的断开检测转置输出的信号的一个示例性示意图。
图6是用于描述基于来自图4的第二断开检测单元的输出信号的断开检测条件的一个示例性示意图。
图7是用于描述根据本公开内容的一个实施例的断开检测方法的流程图。
具体实施方式
本公开内容可以以各种方式来修改并且将具有各种实施例，使得将在附图中例证并且将详细地描述特定实施例。然而，本文中公开的特定实施例不应在将本公开内容限于这些实施例而是用于对其的解释的意义上来理解，并且应当理解许多其他备选方案、等效方案以及替代方案将落入本公开内容的精神和范围内。
在下文中，将参考附图详细描述根据本公开内容的一个优选实施例。
图3是用于描述根据本公开内容的一个实施例的正弦波信号的断开检测设备的一个示例性示意图。
如在附图中示出的，本公开内容的一个实施例的断开检测设备20可以验证编码器10的正弦信号，并且当编码器信号线路的断开发生时检测到断开以将检测到的断开发送到上层控制单元(未示出)，由此停止电机的操作。
编码器10可以当电机转动单个轮时通过预定数输出具有90度的相位差的两相位正弦波信号(正弦信号和余弦信号)。
本公开内容的一个实施例的断开检测设备20可以包括放大单元21、波形转换单元22、第一断开检测单元23、模拟/数字(A/D)转换器单元24以及第二断开检测单元25。
放大单元21可以有区别地放大编码器10的第一正弦波信号sin和第二正弦波信号cos。波形转换单元22可以将第一区别放大的正弦波信号sin和第二区别放大的正弦波信号cos转换成方波信号。此外，第一断开检测单元23可以验证由波形转换单元22转换的方波信号以检测断开。
A/D转换器单元24可以将第一区别放大的正弦波信号sin和第二区别放大的正弦波信号cos转换成数字数据，并且此外，第二断开检测单元25可以检测相对于数字数据的断开。
将参考图2描述放大单元21、波形转换单元22和第一断开检测单元23的操作。
放大单元21用于使正弦波编码器10的输出信号隔离并且执行输出信号的电平调节，并且根据预设增益来有区别地放大信号，例如从正弦波编码器10输出的2A。
波形转换单元22当第一区别放大的正弦波信号sin和第二区别放大的正弦波信号cos大于零时将来自区别放大单元21的第一区别放大的正弦波信号sin和第二区别放大的正弦波信号cos输出为高电平信号，或者当它们小于零时将它们输出为低电平信号，由此输出A相位方波信号和B相位方波信号，例如2B和2C。
当正弦波编码器10的输出信号的第二正弦波信号cos如图2的区域2F中示出的被断开时，第一断开检测单元23可以在预定段内验证A相位方波和B相位方波，并且当B相位方波不变化而A相位方波变化时检测断开以将检测到的断开发送到上层控制单元(未示出)。
同时，下面将参考附图描述放大单元21、A/D转换器单元24和第二断开检测单元25的操作。
A/D转换器单元24可以将由放大单元21有区别地放大的第一正弦波信号和第二正弦波信号转换成数字数据。
图4是图3的第二断开检测单元的一个实施例的详细框图，图5是用于描述从本公开内容的断开检测设备输出的信号的一个示例性示意图，并且图6是用于描述基于来自图4的第二断开检测单元的输出信号的断开检测条件的一个示例性示意图。
如在附图中示出的，在本公开内容的断开检测设备20中，第二断开检测单元25可以包括偏移消除单元40、绝对值转换单元41和断开确定单元42。
在图5中，5A是通过有区别地放大为正弦波编码器10的输出信号的第一正弦波信号sin和第二正弦波信号cos获得的波形，并且表示放大单元21的输出信号。5B和5C是表示5A的信号的绝对值的波形。在这一点上，5B可以表示第一正弦波信号sin的绝对值，并且5C可以表示第二正弦波信号cos的绝对值。此外，在图5中，5D被提供以描述其中发生断开的区域，并且在这一点上，5E表示其中可能有断开检测的区域，并且5F表示其中不可能有断开检测的区域。
偏移消除单元40可以消除为由A/D转换器单元24转换的数字数据的第一正弦波信号和第二正弦波信号的偏移。
绝对值转换单元41可以获得第一正弦波信号和第二正弦波信号的绝对值，根据其消除偏移以执行对具有小于零的值的波形信号的绝对值处理。
断开确定单元42可以确定经历绝对值处理的第一正弦波信号和第二正弦波信号中的每个是否对应于用于检测信号的断开的断开条件，并且可以将检测到的断开提供到上层控制单元(未示出)以使电机的操作停止。
图6是用于描述根据本公开内容的一个实施例的断开检测条件的一个示意图，并且图6A和图6B分别表示第一正弦波信号sin的最大幅值和最小幅值。另外，图6C和图6D分别表示第二正弦波信号cos的最大幅值和最小幅值。
如图5中所描述的，5E表示其中可能有断开检测的段，并且根据本公开内容如图5所示不存在其中不可能有断开检测的段。
为了再次参考绝对值转换单元41的输出信号的第一正弦波信号sin描述断开确定单元42的操作，当第一正弦波信号sin的值小于第一比较值6E并且第二正弦波信号cos的值小于最大值6G并大于第二比较值6F时，断开确定单元42确定不发生断开。另外，当第二正弦波信号cos的值小于第二比较值6F时，断开确定单元42可以确定发生断开。这当获得第一正弦波信号和第二正弦波信号的绝对值时使用其中在相同相位处的值差小于在最大值与最小值之间的差的条件。
当第一正弦波信号sin的值大于第一比较值6E时，第一正弦波信号sin可以被确定为未被断开。在这一点上，第一比较值6E可以被确定为大于第一正弦波信号或第二正弦波信号的最小值的值，并且第二比较值6F可以被确定为小于第一正弦波信号或第二正弦波信号的最大值6G的值。
关于绝对值转换单元41的输出信号的第二正弦波信号cos，当第二正弦波信号cos的值小于第一比较值6E并且第一正弦波信号sin的值小于最大值6G并大于第二比较值6F时，断开确定单元42确定没有发生断开。
当第一正弦波信号sin的值小于第二比较值6F时，断开确定单元42确定发生断开。另一方面，当第二正弦波信号cos的值大于第一比较值6E时，第二正弦波信号cos可以被确定为未被断开。
图7是用于描述根据本公开内容的一个实施例的断开检测方法的流程图。
参考图7，将描述图3的放大单元21、A/D转换器单元24和第二断开检测单元25的操作。
如在附图中示出的，在本公开内容的一个实施例中，放大单元21在操作S71中从正弦波编码器10接收第一正弦波信号sin和第二正弦波信号cos，并且在操作S72中有区别地放大接收到的信号。其后，A/D转换器单元24可以在操作S73中将为有区别地放大的模拟信号的第一正弦波信号和第二正弦波信号转换成数字数据。
断开确定单元42的偏移消除单元40可以在操作S74中消除被转换成数字数据的第一正弦波信号和第二正弦波信号的偏移，并且绝对值转换单元41可以在操作S75中获得第一正弦波信号和第二正弦波信号的绝对值以将表示小于零的值的部分转换成对应的绝对值。
当在操作S76中接收到的数据为第一正弦波信号sin、在操作S77中第一正弦波信号sin的值小于第一比较值6E并且在操作S78中第二正弦波信号cos的值小于第二比较值6F时，则断开确定单元42可以在操作S79中确定发生断开。在这一点上，即使在操作S77中第一正弦波信号sin的值大于第一比较值6E或者在操作S77中小于第一比较值6E，当在操作S78中第二正弦波信号cos的值小于最大值6G并且大于第二比较值6F时，断开确定单元42可以确定不会发生断开并且其可以返回。
此外，当在操作S76中接收到的数据为第二正弦波信号cos、在操作S80中第二正弦波信号cos的值小于第一比较值6E并且在操作S81中第一正弦波信号sin的值小于第二比较值6F时，则断开确定单元42可以在操作S79中确定发生断开。在这一点上，即使在操作S80中第二正弦波信号cos的值大于第一比较值6E或者在操作S80中小于第一比较值6E，当在操作S81中第二正弦波信号cos的值小于最大值6G并且大于第二比较值6F时，断开确定单元42可以确定不会发生断开并且其可以返回。
如以上所描述的，本公开内容的一个实施例解决如下问题：传统上在进展了一个周期之后执行断开确定，因为发生断开，使得其能够在正弦波的一个周期的进展之前的短时间内检测断开。
同时，已经在本文中描述了用于检测关于例如从用于检测电机的速度的编码器输出的正弦波的断开的示例，但是本公开内容不限于此，并且其可以在检测关于从各种正弦波的设备输出的正弦波的断开中被使用。
本公开内容已经参考附图中示出的实施例进行描述但是仅仅为说明，并且应当理解，许多其他修改和等效的其他实施例能够由本领域技术人员设想。因此，本发明的技术范围应当由随附权利要求限定。
[附图标记的描述]
24:A/D转换器单元 25:断开检测单元
40:偏移消除单元 41:绝对值转换单元
42:断开确定单元

Claims (2)

1.一种用于确定断开的断开检测设备，包括：
放大单元，其被配置为有区别地放大第一正弦波信号和第二正弦波信号；
第一转换单元，其被配置为将有区别地放大的所述第一正弦波信号和第二正弦波信号分别转换成第一方波信号和第二方波信号；
断开检测单元，其被配置为在一预定时间段内验证所述第一方波信号和所述第二方波信号，并且在所述第一方波信号变化的期间所述第二方波信号不变化时检测到断开；
第二转换单元，其被配置为将有区别地放大的所述第一正弦波信号和所述第二正弦波信号转换成绝对值；以及
确定单元，其被配置为在所述第一正弦波信号和所述第二正弦波信号的绝对值中设置断开检测的区域进行断开检测，在有区别地放大的所述第一正弦波信号的绝对值小于比最小值大的第一比较值的情况下，若有区别地放大的所述第二正弦波信号的绝对值小于比最大值小的第二比较值则确定发生断开，或者在有区别地放大的所述第二正弦波信号的绝对值小于所述第一比较值的情况下，若有区别地放大的所述第一正弦波信号的绝对值小于所述第二比较值则确定发生断开，
所述确定单元在有区别地放大的所述第一正弦波信号的绝对值小于所述第一比较值的情况下，若有区别地放大的所述第二正弦波信号的绝对值大于所述第二比较值且小于所述最大值则确定没有发生断开，或者在有区别地放大的所述第二正弦波信号的绝对值小于所述第一比较值的情况下，若有区别地放大的所述第一正弦波信号的绝对值大于所述第二比较值且小于所述最大值则确定没有发生断开，
所述第一比较值小于所述第二比较值，
所述第二正弦波信号相对于所述第一正弦波信号具有90度的相位差。
2.根据权利要求1所述的断开检测设备，还包括：
消除单元，其被配置为消除有区别地放大的所述第一正弦波信号和所述第二正弦波信号的偏移。
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