CN108011548A - 一种电机用旋转变压器位置检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机用旋转变压器位置检测装置，包括转动变比装置、旋转变压器、信号解算系统和装置结构选择操作器，所述的旋转变压器设置在传动变比装置的下游，所述的信号解算系统的输出信号输入到电机驱动器；所述的旋转变压器通过信号解算系统获得旋变激励信号；所述的装置结构选择操作器输出电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构信号，并输送到信号解算系统中；所述的信号解算根据电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构解算出信号转换比例；并根据转换比例和旋变激励信号，计算输出信号。本发明是一种新型基于旋转变压器的电机变比例信号位置检测装置,此装置对于一些特殊场合的控制机构有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电机用旋转变压器位置检测装置，特别是涉及一种传动变比的位置检测装置。
背景技术
电机的位置传感器，传统一般光电式传感器、光栅尺、磁栅尺或则旋转变压器。光电式传感器价格低廉的，但不在密封环境下用容易失效、抗冲击能力差。光栅尺精度高，但是价格昂贵，对工作环境要求高。磁栅尺以耐水耐油污耐粉尘耐震动，但更适合一定场合的长距离测量。旋转变压器结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠适应恶劣的工作环境。因此，在数控机床上广泛应用。
但有些场合旋转变压器，不是同轴安装在电机尾端，而是中间有传动变比装置，这样有利于对工作机构控制更直观，旋变安装设计可控，适用于伺服控制系统、机器人系统、数控机床、汽车、电力、冶金、建筑等应用场合。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种适用场合更为广泛的电机用旋转变压器位置检测装置
为了达到上述目的，提供一种电机用旋转变压器位置检测装置，包括转动变比装置、旋转变压器、信号解算系统和装置结构选择操作器，所述的旋转变压器设置在传动变比装置的下游，所述的信号解算系统的输出信号输入到电机驱动器；
所述的旋转变压器通过信号解算系统获得旋变激励信号；
所述的装置结构选择操作器输出电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构信号，并输送到信号解算系统中；
所述的信号解算根据电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构解算出信号转换比例；并根据转换比例和旋变激励信号，计算输出信号。
信号解算系统根据装置结构选择操作器配置的旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例、电机结构解算出信号转换比例；根据转换比例及旋变解码信号，计算传感器输出信号，装置根据驱动器所需的传感器信号形式提供给驱动器。
应理解，传动比例为M:N，其中，M/N、N/M可以为整数，也可以为小数。
较佳地，所述的信号解算系统中包括功放电路、解码电路、解码信号计算模块；
所述的旋转变压器通过功放电路获得旋变激励信号，并通过解码电路输送到解码信号计算模块；
解码信号计算模块还接收电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构解算出信号转换比例，并通过旋变激励信号计算输出信号。
其中解码信号计算模块、电机速度位置解算模块、信号转换模块可采用MCU、DSP、FPGA、CPLD为核心设计。
较佳地，所述的信号解算系统还包括电机速度位置解算模块和信号转换模块，所述的电机速度位置解算模块用于计算出电机的速度和位置并输出；所述的信号转换模块用于计算得到增量式码盘形式信号和绝对式码盘信号并输出。
较佳地，所述的绝对式码盘信号包括二进制或格雷码形式的信号。
较佳地，还包括传感器输出模块设置用于接收信号解算系统的信号，并传送到电动驱动器。
较佳地，所述的传感器输出模块包括电机速度位置模拟量输出电路、电机速度位置串行输出电路、增量式码盘形式输出电路和绝对式码盘形式输出电路；
所述的模拟量输出电路用于接收电机速度位置解算模块计算出电机的速度并向电机驱动器输出；
所述的机速度位置串行输出电路用于接收电机速度位置解算模块计算出电机的位置并向电机驱动器输出；
所述增量式码盘形式输出电路用于接收所述的信号转换模块计算得到增量式码盘形式信号并向电机驱动器输出；
所述的绝对式码盘形式输出电路用于接收所述的信号转换模块计算得到绝对式码盘信号并向电机驱动器输出。
较佳地，所述的装置结构选择操作器包括显示电路，所述的显示电路接收以下任一或多个组合信号：电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构的信号以及传动比例的信号。
装置结构选择操作器可根据实际应用选择包括旋转变压器级数、传动变比装置传动比例、电机结构类型，并由显示电路显示。
较佳地，所述的传动变比装置设置于电机和工作机构之间。
传动变比装置可以将电机的动力传动给工作机构的中间装置。电机可以是旋转电机也可以是直线电机；工作机构可以是旋转运动或直线运动。传动变比装置可变比例将旋转电机转换成旋转运动或直线运动，也可以将直线电机转换成旋转运动或直线运动。
较佳的，所述电机是可以是同步电机、异步电机、开关磁阻电机等。
较佳的，所述显示电路是用于显示装置结构选择的人机交互电路。
较佳的，所述解码电路是采用旋变解码芯片ADS1200、ADS1205、ADS1210等为核心的解码电路。
较佳的，所述功放电路是采用功率放大电路将解码芯片产生的激励放大给旋变本体。
根据本发明的另一方面，提供一种电机用旋转变压器位置检测方法，包括以下步骤：
采集旋转变压器级数、传动装置传动比例、电机结构、旋变解码信号；
通过采集旋转变压器级数、传动装置传动比例、电机结构计算出转换比例；
通过转换比例和旋转解码信号分别计算出绝对式码盘信号、增量式码盘信号、电机位置；
通过电机位置计算出电机速度；
输出绝对式码盘信号、增量式码盘信号、电机速度和电机位置的串行输出、电机速度和电机位置的模拟量输出。
较佳地，还包括步骤：
显示以下任一或多个组合信号：电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构以及传动比例。
本发明旋转变压器级数、传动装置传动比例、电机结构共同得到一个转换比例关系，并通过显示电路显示出来。通过此比例关系，系统对旋转变压器的解码信号进行计算，得到所需的绝对式码盘信号和增量式码盘信号以及电机实时位置。系统可通过电机实时位置计算得出电机实时速度。码盘信号及电机位置、速度可根据驱动器所需的传感器信号形式提供给驱动器。
本发明提供了一种电机用旋变位置检测装置，是一种新型基于旋转变压器的电机变比例信号位置检测装置,此装置对于一些特殊场合的控制机构有广泛的应用前景。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施方式)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1为电机用旋转变压器位置检测整体结构示意图；
图2为信号解算系统架构示意图；
图3为装置结构选择操作器结构示意图；
图4为传感器信号输出装置功能示意图；
图5为系统控制流程图；
附图标记说明：
1电机，2电机驱动器，3传动变比装置，4工作机构，5旋转变压器，6装置结构选择操作器,7信号解算系统，8传感器信号输出装置，9功放电路，10解码电路，11解码信号计算模块，12电机速度位置解算模块，13信号转换模块，14功放电路和旋转变压器之间连接线，15解码电路和旋转变压器之间连接线，16电机速度位置解算模块和电机速度位置模拟量输出电路之间连接线，17电机速度位置解算模块和电机速度位置串行输出电路之间连接线，18信号转换模块和增量式码盘形式输出电路连接线，19信号转换模块和二进制或者格雷码码盘形式输出电路连接线，20装置结构选择操作器和信号解算系统之间通信线，21旋变类型，22传动装置类型，23电机结构类型，24显示电路，25电机速度位置模拟量输出电路，26电机速度位置串行输出电路，27增量式码盘形式输出电路，28二进制或者格雷码码盘形式输出电路，29电机速度位置模拟量输出电路和电机之间连接线，30电机速度位置串行输出电路和电机之间连接线，31增量式码盘形式输出电路和电机之间连接线，32二进制或者格雷码码盘形式输出电路和电机之间连接线。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
图1是本发明的电机用旋转变压器位置检测整体结构示意图，如图1所示，整体包括电机1，电机驱动器2，传动变比装置3，工作机构4，旋转变压器5，装置结构选择操作器6,信号解算系统7，传感器信号输出装置8。箭头所示方向为信号、电流的传输方向。
电机1通过传动装置3连接到工作机构4和旋转变压器5。旋转变压器5通过信号解算系统7的功放电路9得到旋变激励信号，同时将旋变解码信号传送到信号解算系统7的解码电路10，解码电路10将解码信号传送到信号解算系统7。信号解算系统7将装置结构选择操作器6的指令和解码信号的指令计算得到电机驱动器2所需的传感器信号，此信号通过传感器输出装置8传送到电机驱动器2。
图2是信号解算系统架构示意图，如图2所示，系统内部架构包括功放电路9，解码电路10，解码信号计算模块11，电机速度位置解算模块12，信号转换模块13。
装置结构选择操作器6通过信号线20将结构选择信号提供给解码信号计算模块11。解码电路10将解码信号提供给解码信号计算模块11。解码信号计算模块11将解算的信号通过电机速度位置解算模块12计算出电机的速度和位置，通过信号线16、17传送到传感器信号输出装置8。解码信号计算模块11将解算的信号通过信号转换模块13得到增量式码盘形式信号和二进制或者格雷码形式的绝对式码盘信号，通过信号线18、19传送到传感器信号输出装置8。
图3是装置结构选择操作器结构示意图，如图3所示，装置结构选择包括旋变类型21，传动装置类型22，电机结构23，显示电路24。
图4是传感器信号输出装置功能示意图，如图4所示，传感器信号输出功能包括电机速度位置模拟量输出电路25，电机速度位置串行输出电路26，增量式码盘形式输出电路27，二进制或者格雷码码盘形式输出电路28。
信号线16、17将信号解算系统7的信号分别传送到电机速度位置模拟量输出电路25和电机速度位置串行输出电路26。信号线18将信号解算系统7的信号传送到增量式码盘形式输出电路27。信号线19将信号解算系统7的信号传送到二进制或者格雷码码盘形式输出电路28。电机速度位置模拟量输出电路25通过信号线29与电机驱动器2连接，电机速度位置串行输出电路26通过信号线30与电机驱动器2连接，增量式码盘形式输出电路27通过信号线31与电机驱动器2连接，二进制或者格雷码码盘形式输出电路28通过信号线32与电机驱动器2连接。
图5是本发明的系统控制流程图，如图5所示，当装置系统运行时，旋转变压器级数、传动装置传动比例、电机结构共同得到一个转换比例关系，并通过显示电路显示出来。通过此比例关系，系统对旋转变压器的解码信号进行计算，得到所需的绝对式码盘信号和增量式码盘信号以及电机实时位置。系统可通过电机实时位置计算得出电机实时速度。码盘信号及电机位置、速度可根据驱动器所需的传感器信号形式提供给驱动器。
本发明提供了一种电机用旋变位置检测装置，是一种新型基于旋转变压器的电机变比例信号位置检测装置,此装置对于一些特殊场合的控制机构有广泛的应用前景。
以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了解本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种电机用旋转变压器位置检测装置，其特征在于，包括转动变比装置(3)、旋转变压器(5)、信号解算系统(7)和装置结构选择操作器(6)，所述的旋转变压器(5)设置在传动变比装置(3)的下游，所述的信号解算系统(7)的输出信号输入到电机驱动器(2)；
所述的旋转变压器(5)通过信号解算系统(7)获得旋变激励信号；
所述的装置结构选择操作器(6)输出电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构信号，并输送到信号解算系统(7)中；
所述的信号解算根据电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构解算出信号转换比例；并根据转换比例和旋变激励信号，计算输出信号。
2.根据权利要求1所述的电机用旋转变压器位置检测装置，其特征在于，所述的信号解算系统(7)中包括功放电路(9)、解码电路(10)、解码信号计算模块(11)；
所述的旋转变压器(5)通过功放电路(9)获得旋变激励信号，并通过解码电路(10)输送到解码信号计算模块(11)；
解码信号计算模块(11)还接收电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构解算出信号转换比例，并通过旋变激励信号计算输出信号。
3.根据权利要求2所述的电机用旋转变压器位置检测装置，其特征在于，所述的信号解算系统(7)还包括电机速度位置解算模块(12)和信号转换模块(13)，所述的电机速度位置解算模块(12)用于计算出电机的速度和位置并输出；所述的信号转换模块(13)用于计算得到增量式码盘形式信号和绝对式码盘信号并输出。
4.根据权利要求3所述的电机用旋转变压器位置检测装置，其特征在于，所述的绝对式码盘信号包括二进制或格雷码形式的信号。
5.根据权利要求3所述的电机用旋转变压器位置检测装置，其特征在于，还包括传感器输出模块(8)设置用于接收信号解算系统(7)的信号，并传送到电动驱动器(2)。
6.根据权利要求5所述的电机用旋转变压器位置检测装置，其特征在于，所述的传感器输出模块(8)包括电机速度位置模拟量输出电路(25)、电机速度位置串行输出电路(26)、增量式码盘形式输出电路(27)和绝对式码盘形式输出电路(28)；
所述的模拟量输出电路(25)用于接收电机速度位置解算模块(12)计算出电机的速度并向电机驱动器(2)输出；
所述的机速度位置串行输出电路(26)用于接收电机速度位置解算模块(12)计算出电机的位置并向电机驱动器(2)输出；
所述增量式码盘形式输出电路(27)用于接收所述的信号转换模块(13)计算得到增量式码盘形式信号并向电机驱动器(2)输出；
所述的绝对式码盘形式输出电路(28)用于接收所述的信号转换模块(13)计算得到绝对式码盘信号并向电机驱动器(2)输出。
7.根据权利要求1所述的电机用旋转变压器位置检测装置，其特征在于，所述的装置结构选择操作器(6)包括显示电路(24)，所述的显示电路(24)接收以下任一或多个组合信号：电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构的信号以及传动比例的信号。
8.根据权利要求1所述的电机用旋转变压器位置检测装置，其特征在于，所述的传动变比装置设置于电机(1)和工作机构(4)之间。
9.一种电机用旋转变压器位置检测方法，其特征在于，采用权利要求1至8任一所述的电机用旋转变压器位置检测装置，包括以下步骤：
采集旋转变压器级数、传动装置传动比例、电机结构、旋变解码信号；
通过采集旋转变压器级数、传动装置传动比例、电机结构计算出转换比例；
通过转换比例和旋转解码信号分别计算出绝对式码盘信号、增量式码盘信号、电机位置；
通过电机位置计算出电机速度；
输出绝对式码盘信号、增量式码盘信号、电机速度和电机位置的串行输出、电机速度和电机位置的模拟量输出。
10.根据权利要求9所述的电机用旋转变压器位置检测方法，其特征在于，还包括步骤：
显示以下任一或多个组合信号：电机旋转变压器级数、传动变比装置的传动比例和电机结构以及传动比例。
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