CN110275105A - 一种基于虚拟正弦波的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟正弦波的检测方法及装置,涉及信号检测技术领域,其中,上述检测方法包括:首先,DSP数字处理器对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB,其次,DSP数字处理器获取上一次计数值和当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值Tn,然后,DSP数字处理器获取当前虚拟正弦信号所处的相位角度θ,之后,DSP数字处理器计算虚拟正弦信号的转速上述处理过程,滤除干扰后使用时基预估倍频脉冲AB到来时间,进而计算出转速,使转速的测量精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及信号检测技术领域,具体涉及一种基于虚拟正弦波的检测方法及装置。
背景技术
在现有技术中,常用的测速方法有两种:模拟电路硬件检测和数字电路计算测速。随着电子信息技术的发展,尤其是DSP数字处理芯片的产生,大大提高了速度检测的精度与范围。而数字电路测速,也有不同的方式,最初的方式是使用外围的模数转换芯片,将模数转换芯片检测到的模拟量转换为数字量,再将数字量通过总线传给CPU,再进行计算。现在,随着芯片技术的发展,一种芯片上会集成模数转换芯片,而且,在芯片内部使用同一总线,使得检测速度更快,同时,由于总线在芯片内部,也使得通信不会受到干扰。
对于数字芯片测量转速,CPU处理的方法也有下列几种:1、等时间位差法(M法);2、等角度计数法(T法);3、M/T法。
等时间位差法(M法),使用CPU的两次采样周期,将两次采样检测到的编码器位置计数进行做差,通过角度与时间计算出转速,但是此方法在低转速下,两次检测位置差距很小,再与相同时间的间隔做比,所以在低速的时候就会产生很大误差。
等角度计数法(T法),使用编码器产生的两次脉冲,触发CPU对于时间的计数,然后通过两次脉冲对于时间计数的比值计算出转速,但是在高转速下,两次脉冲的时间间隔会很小,所以高速的时候也会产生很大的误差。
M/T法是两种方法的结合,即在M法的一个周期后,同时再记录一次最后采样脉冲的时间间隔,然后相加,形成M/T法,即低速的时候,两次检测位置差距很小,位置计数值几乎为零,M法几乎为零,测速结果以T法为主。在高速的时候,两次脉冲时间很小,T法时间计数几乎为零,速度结果以M 法为主。
综上,无论是M法、T法还是M/T法,都必须要求有编码器脉冲,编码器脉冲必须出现两次才能进行计算提取转速,而且,转速计算值在第二次脉冲出现瞬间由于0-1变化出现转速阶跃或者抖动,所以无法实现转速的快速提取,进而无法满足实时快速的计算转速的需求。
发明内容
为了克服现有技术不足,现提出一种基于虚拟正弦波的检测方法及装置,在提高转速计算精确度的基础上,能够更加实时快速的计算转速。
本发明提出了一种基于虚拟正弦波的检测方法,包括:DSP数字处理器对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB;
DSP数字处理器获取所述上一次计数值和所述当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值Tn;
DSP数字处理器获取当前虚拟正弦信号所处的相位角度θ;
DSP数字处理器计算虚拟正弦信号的转速
进一步的,所述获取所述上一次计数值和所述当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值Tn的步骤,包括:
DSP数字处理器在所述上一次计数值对应的捕获到的倍频脉冲的上升沿触发时间基准计数器开始计数;
DSP数字处理器在所述当前计数值NAB对应的捕获到的倍频脉冲的上升沿记录时间基准计数器的当前值,所述当前值为所述周期值Tn。
进一步的,所述对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB的步骤之前,包括:
DSP数字处理器对脉冲信号A和脉冲信号B中的所有上升沿和下降沿均进行检测计数,得到脉冲信号A或者脉冲信号B的4倍频信号,其中,所述脉冲信号A和脉冲信号B正交;
DSP数字处理器将所述4倍频信号称为倍频脉冲AB。
进一步的,所述方法还包括:
脉冲编码器将输出的四路脉冲信号Ao、Bo、So和Zo均发送给信号调理电路,其中,所述脉冲编码器每旋转一周输出一个脉冲信号Zo;
所述信号调理电路对所述四路脉冲信号Ao、Bo、So和Zo均进行滤波和降幅得到四路脉冲信号A、B、S和Z,并且,将四路脉冲信号A、B、S和 Z均发送给采样转换模块;
所述采样转换模块将四路脉冲信号A、B、S和Z分别转换为倍频脉冲 AB、方向信号R、归零信号Z和正弦采样信号S。
进一步的,所述采样转换模块将滤波和降幅后的所述四路脉冲信号A、B、S和Z分别转换为倍频脉冲AB、方向信号R、归零信号Z和正弦采样信号S的步骤之前,还包括:
隔离模块分别对所述四路脉冲信号A、B、S和Z进行光电隔离。
进一步的,所述方法还包括:
DSP数字处理器根据所述归零信号Z对所述倍频脉冲AB进行数据纠正。
进一步的,所述DSP数字处理器外接时钟信号后执行上述任一项所述的检测方法。
进一步的,所述脉冲编码器安装在电机转轴上,所述脉冲编码器为光电编码器或电磁编码器中的一种。
进一步的,所述采样转换模块通过内部总线与所述DSP数字处理器相连接。
一种基于虚拟正弦波的检测装置包括:
脉冲计数模块,用于DSP数字处理器对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB;
周期计数模块,用于DSP数字处理器获取所述上一次计数值和所述当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值Tn;
角度计量模块,用于DSP数字处理器获取当前虚拟正弦信号所处的相位角度θ;
转速计算模块,用于DSP数字处理器计算虚拟正弦信号的转速
本发明实施例提出了一种基于虚拟正弦波的检测方法及装置,其中,该基于虚拟正弦波的检测方法包括:首先,DSP数字处理器对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB,其次,DSP 数字处理器获取上一次计数值和当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值 Tn,然后,DSP数字处理器获取当前虚拟正弦信号所处的相位角度θ,之后, DSP数字处理器计算虚拟正弦信号的转速通过上述处理过程,实现了对倍频脉冲的实时捕获以及周期值的精确计算,并且,虚拟正弦信号可以平滑过零,无脉冲跳变,从而有效避免了在脉冲沿处产生的抖动,达到了实时快速的计算转速的目的。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施方式,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
通过参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,可以更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,这样,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于虚拟正弦波的检测方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的一种基于虚拟正弦波的检测方法中涉及的信号时序图;
图3为本发明实施例提供的一种基于虚拟正弦波的检测装置的示意图;
图4为本发明实施例提供的一种基于虚拟正弦波的检测装置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
考虑到现有的信号检测领域中无法实时快速的计算转速的情况,本发明实施例提供了一种基于虚拟正弦波的检测方法及装置;该技术可以应用于脉冲信号、正弦信号、方波信号等信号检测场所中,该技术可采用相应的软件和硬件实现,以下对本发明实施例进行详细介绍。
实施例一:
参照图1、图2和图3来描述本发明实施例提出的一种基于虚拟正弦波的检测方法。
上述一种基于虚拟正弦波的检测方法在执行过程中具体包括以下步骤:
步骤S101:DSP数字处理器对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB。
首先要说明的是,DSP数字处理器在执行步骤S101-S104时,需要先外接时钟信号后以执行上述任一步骤的检测方法。该时钟信号多以CLK来表示,如图2所示,时钟信号以方波来表示,为了操作简便,该时钟信号可以由DSP数字处理器的基准时钟倍频而来。
在实施过程中,DSP数字处理器对倍频脉冲进行捕获处理,即倍频脉冲 AB出现一个,对倍频计数加1(如图2倍频计数),在任一个测速过程中,倍频脉冲计数的当前值称为当前计数值NAB,倍频脉冲计数的上一次值(即相较于当前倍频脉冲的上一个倍频脉冲被计入数时)称为上一次计数值通过该步骤能够准确对倍频脉冲进行计数。
步骤S102:DSP数字处理器获取上一次计数值和当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值Tn。
该步骤的实现具体包括:
(1)DSP数字处理器在上一次计数值对应的捕获到的倍频脉冲的上升沿触发时间基准计数器开始计数。
为了使计数更加精准,时间基准计数器的触发条件通常设置为倍频脉冲的上升沿,当然,在实施过程中也可以将倍频脉冲的下降沿作为时间基准计数器的触发条件,当时间基准计数器收到该触发条件后从零开始计时。
(2)DSP数字处理器在当前计数值NAB对应的捕获到的倍频脉冲的上升沿记录时间基准计数器的当前值,当前值为周期值Tn。
相应的,为了完整的计算一个倍频脉冲的周期值Tn,时间基准计数器的触发条件需要与步骤(1)中的统一。由于,在步骤(1)中,时间基准计数器开始计数即计数清零,所以,在该步骤(2)中,时间基准计数器的当前值即为周期值Tn。在某些实施例中,在步骤(1)中的时间基准计数器直接开始计数,则这种情况下,周期值Tn为步骤(2)中的当前值减去步骤(1) 中的计数值所得到的差值。
步骤S103:DSP数字处理器获取当前虚拟正弦信号所处的相位角度θ。
在实施过程中难免会出现误差,若采样时间段内的倍频计数器没有变化,即步骤S101中的上一次计数值和当前计数值NAB相等,或者,上一次计数值和当前计数值NAB之间的差值不是整倍数,则记录下当前虚拟正弦信号所处的相位角度θ,之后,用来计算小于整倍数1的倍频脉冲,即得到代表旋转几分之几的倍频脉冲AB。
步骤S104:DSP数字处理器计算虚拟正弦信号的转速可见,通过该周期计数方法能够得到精确的转速,即转速n已经精确到小数。
此外,在得到倍频脉冲AB之前,该基于虚拟正弦波的检测方法还包括:
脉冲编码器将输出的四路脉冲信号Ao、Bo、So和Zo均发送给信号调理电路,需要说明的是,实施过程中上述脉冲编码器安装在电机转轴上,脉冲编码器为光电编码器或电磁编码器中的一种,在实施过程中脉冲编码器为测速传感器。上述脉冲信号Ao、Bo为等周期等占空比的数字脉冲,脉冲信号So为等周期变占空比类似于SPWM波形的脉冲,脉冲信号Zo为归零脉冲,脉冲编码器每旋转一周输出一个脉冲信号Zo。
由于,脉冲编码器产生的信号不能直接被DSP数字处理器使用,所以,将上述四路脉冲信号Ao、Bo、So和Zo均发送给信号调理电路,该信号调理电路为脉冲整形电路模块。
具体的,信号调理电路对四路脉冲信号Ao、Bo、So和Zo均进行滤波和降幅得到四路脉冲信号A、B、S和Z,并且,将四路脉冲信号A、B、S和 Z均发送给采样转换模块。
采样转换模块将四路脉冲信号A、B、S和Z分别转换为倍频脉冲AB、方向信号R、归零信号Z和正弦采样信号S的步骤之前,还包括:隔离模块分别对四路脉冲信号A、B、S和Z进行光电隔离,尤其是进行长距离传输时,通过隔离模块的设置能够有效避免信号干扰,进而增强了脉冲信号传输的稳定性。
之后,采样转换模块将四路脉冲信号A、B、S和Z分别转换为倍频脉冲AB、方向信号R、归零信号Z和正弦采样信号S。需要说明的是,上述采样转换模块可以通过内部总线与DSP数字处理器相连接,这种设置方式能有效减少信号传输的干扰。
另外,在对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB的步骤之前,包括:
由于,脉冲信号A和脉冲信号B正交,通过检测脉冲信号A或B的上升沿先后就可以得出电机旋转方向信号R,因为脉冲信号A和脉冲信号B正交,脉冲信号A上升沿之后为脉冲信号B的上升沿,脉冲信号B的上升沿之后为脉冲信号A的下降沿。所以,DSP数字处理器对脉冲信号A和脉冲信号B中的所有上升沿和下降沿均进行检测计数,得到脉冲信号A或者脉冲信号B的4倍频信号,需要说明的是,DSP数字处理器将4倍频信号称为倍频脉冲AB。
此外,该基于虚拟正弦波的检测方法还包括:DSP数字处理器根据归零信号Z对倍频脉冲AB进行数据纠正,同时,将脉冲信号Z送至输出端。
本发明实施例提供的一种基于虚拟正弦波的检测方法包括:首先,DSP 数字处理器对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值,其次,DSP数字处理器获取上一次计数值和当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值,然后,DSP数字处理器获取当前虚拟正弦信号所处的相位角度,之后,DSP数字处理器计算虚拟正弦信号的转速,上述处理过程中,由于转速无法突变,即脉冲周期无法突变,所以滤除干扰后使用时间基准计数器预估倍频脉冲的到来时间可以精确的计算出转速,并且,正弦信号可以平滑过零,无脉冲跳变,进而有效的避免了在脉冲沿处产生的抖动,进而保证了转速计算的实时性和快速性。
实施例二:
参照图4来描述本发明实施例提出的一种基于虚拟正弦波的检测装置。
一种基于虚拟正弦波的检测装置包括:
脉冲计数模块,用于DSP数字处理器对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB;
周期计数模块,用于DSP数字处理器获取所述上一次计数值和所述当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值Tn;
角度计量模块,用于DSP数字处理器获取当前虚拟正弦信号所处的相位角度θ;
转速计算模块,用于DSP数字处理器计算虚拟正弦信号的转速
本发明实施例提供的一种基于虚拟正弦波的检测装置,与上述实施例提供的一种基于虚拟正弦波的检测方法具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种基于虚拟正弦波的检测方法,其特征在于,包括:
DSP数字处理器对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB;
DSP数字处理器获取所述上一次计数值和所述当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值Tn;
DSP数字处理器获取当前虚拟正弦信号所处的相位角度θ;
DSP数字处理器计算虚拟正弦信号的转速
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟正弦波的检测方法,其特征在于,所述获取所述上一次计数值和所述当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值Tn的步骤,包括:
DSP数字处理器在所述上一次计数值对应的捕获到的倍频脉冲的上升沿触发时间基准计数器开始计数;
DSP数字处理器在所述当前计数值NAB对应的捕获到的倍频脉冲的上升沿记录时间基准计数器的当前值,所述当前值为所述周期值Tn。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟正弦波的检测方法,其特征在于,所述对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB的步骤之前,包括:
DSP数字处理器对脉冲信号A和脉冲信号B中的所有上升沿和下降沿均进行检测计数,得到脉冲信号A或者脉冲信号B的4倍频信号,其中,所述脉冲信号A和脉冲信号B正交;
DSP数字处理器将所述4倍频信号称为倍频脉冲AB。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟正弦波的检测方法,其特征在于,所述方法还包括:
脉冲编码器将输出的四路脉冲信号Ao、Bo、So和Zo均发送给信号调理电路,其中,所述脉冲编码器每旋转一周输出一个脉冲信号Zo;
所述信号调理电路对所述四路脉冲信号Ao、Bo、So和Zo均进行滤波和降幅得到四路脉冲信号A、B、S和Z,并且,将四路脉冲信号A、B、S和Z均发送给采样转换模块;
所述采样转换模块将四路脉冲信号A、B、S和Z分别转换为倍频脉冲AB、方向信号R、归零信号Z和正弦采样信号S。
5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟正弦波的检测方法,其特征在于,所述采样转换模块将滤波和降幅后的所述四路脉冲信号A、B、S和Z分别转换为倍频脉冲AB、方向信号R、归零信号Z和正弦采样信号S的步骤之前,还包括:
隔离模块分别对所述四路脉冲信号A、B、S和Z进行光电隔离。
6.根据权利要求4所述的一种基于虚拟正弦波的检测方法,其特征在于,所述方法还包括:
DSP数字处理器根据所述归零信号Z对所述倍频脉冲AB进行数据纠正。
7.根据权利要求3所述的一种基于虚拟正弦波的检测方法,其特征在于,所述DSP数字处理器外接时钟信号后执行如权利要求1-3任一项所述的检测方法。
8.根据权利要求2所述的一种基于虚拟正弦波的检测方法,其特征在于,所述脉冲编码器安装在电机转轴上,所述脉冲编码器为光电编码器或电磁编码器中的一种。
9.根据权利要求4所述的一种基于虚拟正弦波的检测方法,其特征在于,所述采样转换模块通过内部总线与所述DSP数字处理器相连接。
10.一种基于虚拟正弦波的检测装置,其特征在于,包括:
脉冲计数模块,用于DSP数字处理器对捕获到的每个倍频脉冲进行累计计数,得到上一次计数值和当前计数值NAB;
周期计数模块,用于DSP数字处理器获取所述上一次计数值和所述当前计数值对应的倍频脉冲之间的周期值Tn;
角度计量模块,用于DSP数字处理器获取当前虚拟正弦信号所处的相位角度θ;
转速计算模块,用于DSP数字处理器计算虚拟正弦信号的转速
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190924 |
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