CN202041173U - 一种三相角位移传感器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三相角位移传感器电路，包括封装在同一基座上的三个一体沟槽式光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃呈逆时针转向均匀排列，相邻的两个间方位相差7.5°，沟槽中心所处的圆弧的半径是75毫米；其中该三相角位移传感器电路还包括：三只作开环放大的运放N₁、N₂和N₃，正反馈电阻R₇、R₈和R₉，二极管D1、D2、D3；光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃的光电三极管的输出信号分别加于运放N₁、N₂和N₃的同相输入端，运放N₁、N₂和N₃的反相输入端加有公共基准电压VCC*R₆/(R₅+R₆)，运放的输出端与同相输入端间分别接有正反馈电阻R₇、R₈和R₉，运放N₁、N₂和N₃的输出端分别反接二极管D1、D2、D3。本实用新型提供的三相角位移传感器，结构紧凑，在传感器板上焊接容易定位且安全可靠。

Description

一种三相角位移传感器电路

技术领域

本实用新型涉及开关磁阻电动机中角位移传感器，具体涉及三相开关磁阻电动机用的角位移传感器电路。

背景技术

三相开关磁阻电动机调速装置已得到广泛应用，电动机一般具有6K个定子凸极和4K个转子凸极，此处K系定子凸极的极对数，可以等于1、2、4等，其中以K＝2应用最为广泛。

6K个定子凸极在圆周上均布，极弧角(π/6K)，定子凸极上都嵌有线圈，属于同一相的2K个定子凸极均布，其线圈各自连成相绕组，所以定子凸极的相号在圆周上顺时针地按A、B、C，A循环排列。

4k个转子凸极也在圆周上均布，相弧角稍大于(π/6K)，当定子绕组中中按A、B、C，A顺序通以电流时，定子凸极不断吸引转子凸极，电动机转子就逆时针转动起来，转子每次转动(π/6K)角度，就要对定子绕组的通电换相。

角位移传感器是开关磁阻电动机的必备装置，传感器除了提供换相控制所需的角度信号，角度信号的频率正比于电动机正比于转速，还可用来对转速进行于反馈控制和保护。

通常，角位移传感器由齿盘和传感器板构成，齿盘随着电动机转子同轴转动，齿数与转子凸极数相同，齿弧角占一半齿距。传感器扇形，固定在定子上，靠三个个沟槽式光电开关检测方位和转向。

图1是现有的三相角位移传感器用传感器板的示意图。三个沟槽式光电开关E₁、E₂和E₃呈逆时针转向均匀排列，相邻的两个间方位相差7.5°(π/24)，沟槽的中心在半径为75毫米的圆弧上，发光二极管所处圆弧的半径稍大。三个光电开关的型式和规格相同，这种光电开关的尺寸合适，定位比较准确，所用光源是寿命较长的发光二极管；检测元件是光电二极管，带负载能力较强，反应速度也较快。

图2是现有三相角位移传感器电路的连接图。光电开关E₁、E₂和E₃的发光二极管串联后，再通过一个电阻R1由电源VCC供电，光电三极管输出时分别接有上拉电阻R₂、R₃、R₄。传感器的输出级是三只作开环放大的运放N₁₁、N₁₂、N₁₃，每个运放的一输入端接光电三极管输出信号，另一输入端上加有从电源E分压而得的公共基准电压VCC*R₆/(R₅+R₆)，三只运放N₁₁、N₁₂、N₁₃属同一个芯片，输出时分别串有限流电阻R₇、R₈、R₉。按照图1示光电开关的检测方位，A、B相角度信号由光电开关E₁、E₃测得经过图2所示的运放同相放大后，就能输出正常的角度信号。而光电开关E₂不同，其输出信号的相位正好与要求的C相角度信号相反，所以输出级运放要改为反相放大，亦即运放的同相输入端和反相输入端接法要对换。

对于现有的三相角位移传感器电路，要使三相角位移传感器电路的相间输出相位差为15°(π/12)，那么只能将传感器板的两个光电开关的角度差改为15°(π/12)。这时三个运放的接法完全一样，输出信号也比较对称，但光电开关E₁、E₂和E₃的分布比较散，必须增大传感器板的面积。

实用新型内容

本实用新型提供的新型三相角位移传感器电路，适用于电动机定子/转子凸极数为24/16的情况。

本实用新型提供的新型三相角位移传感器电路，包括封装在同一基座上的三个一体沟槽式光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃呈逆时针转向均匀排列，相邻的两个间方位相差7.5°，沟槽中心所处的圆弧的半径是75毫米；光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃分别有一发光二极管和一光电三极管组成，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃的发光二极管串联后，再通过一个电阻R₁由电源E供电，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃的光电三极管输出时分别接有上拉电阻R₂、R₃和R₄；电阻R₅与电阻R₆串联，由电源VCC供电，组成分压电路；其中，该三相角位移传感器电路还包括：三只作开环放大的运放N₁、N₂和N₃，正反馈电阻R₇、R₈和R₉，二极管D1、D2、D3；光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃的光电三极管的输出信号分别加于运放N₁、N₂和N₃的同相输入端，运放N₁、N₂和N₃的反相输入端加有公共基准电压VCC*R₆/(R₅+R₆)，运放的输出端与同相输入端间分别接有正反馈电阻R₇、R₈和R₉，运放N₁、N₂和N₃的输出端分别反接二极管D1、D2、D3。

当电动机定子/转子凸极数为24/16时，定子凸极相号按顺时针转向A、B、C，A循环排列，电动机转子逆时针转动时，A、B和C相的转角信号分别由E₁₁、E₁₂和E₁₃检测，运放N₁、N₂和N₃顺序输出A、B、C相的角度信号方波，相位顺序延迟7.5°。

该三相角位移传感器电路还包括：运放N₂₁，二极管D4；运放N₂₁的反相输入端接运放N₂的输出端，同相输入端加有公共基准电压VCC*R₆/(R₅+R₆)；当电动机定子/转子凸极数为12/8时，定子凸极相号按顺时针转向A、B、C，A循环排列，电动机转子逆时针转动时，A、B和C相的转角信号分别由E₁₁、E₁₃和E₁₂检测，运放N₁、N₃和N₂₁顺序输出A、B、C相的角度信号方波，相位顺序延迟15°。

运放N₂₁与运放N₂分属为两个运放芯片或集成为一个运放芯片。

本实用新型提供的三相角位移传感器电路，结构紧凑，在传感器板上焊接容易定位且安全可靠，适用于电动机定子/转子凸极数为24/16的情况，并且在不改变光电开关设置位置、传感器板面积无需增大的情况下，通过对电路的进一步改进，还适用于电动机定子为12/8的情况。

附图说明

图1：现有三相角位移传感器用传感器板的示意图；

图2：现有三相角位移传感器电路的连接图；

图3：本实用新型三相角位移传感器电路的连接图。

具体实施方式

本实用新型提供的三相角位移传感器电路，其中，光电开关的设计与电路连接现有的三相角位移传感器电路相同，三个一体沟槽式光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃封装在一个专门制作的扇形同一基座上，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃，三个型式、规格及沟槽尺寸一样，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃呈逆时针转向均匀排列，相邻的两个间方位相差7.5°(π/24)，沟槽中心所处的圆弧的半径是75毫米；光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃分别有一发光二极管和一光电三极管组成，发光二极管所处的圆弧半径比75毫米稍大，光电三极管所处圆弧半径比75毫米稍小。如图3所示，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃的发光二极管串联后，再通过一个电阻R₁由电源E供电，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃的光电三极管输出时分别接有上拉电阻R₂、R₃和R₄；电阻R₅与电阻R₆串联，由电源VCC供电，组成分压电路。与现有的三相角位移传感器电路不同的：该三相角位移传感器电路还包括：三只作开环放大的运放N₁、N₂和N₃，正反馈电阻R₇、R₈和R₉，二极管D1、D2、D3；光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃的光电三极管的输出信号分别加于运放N₁、N₂和N₃的同相输入端，运放N₁、N₂和N₃的反相输入端加有公共基准电压VCC*R₆/(R₅+R₆)，运放的输出端与同相输入端间分别接有正反馈电阻R₇、R₈和R₉，运放N₁、N₂和N₃的输出端分别反接二极管D1、D2、D3。

当电动机定子/转子凸极数为24/16(k＝4)时，定子凸极相号按顺时针转向A、B、C，A循环排列，电动机转子逆时针转动时，A、B和C相的转角信号分别由E₁₁、E₁₂和E₁₃检测，运放N₁、N₂和N₃顺序输出A、B、C相的角度信号方波，导通比为1/2，角度信号的周期为22.5°，相位顺序延迟7.5°。

上述的三相角位移传感器电路，通过设置运放N₂的非门电路，还可以适用于电动机定子/转子凸极数为12/8的情况。具体为：该三相角位移传感器电路还可以包括：运放N₂₁，二极管D4；运放N₂₁的反相输入端接运放N₂的输出端，同相输入端加有公共基准电压VCC*R₆/(R₅+R₆)；当电动机定子/转子凸极数为12/8时，定子凸极相号按顺时针转向A、B、C，A循环排列，电动机转子逆时针转动时，A、B和C相的转角信号分别由E₁₁、E₁₃和E₁₂检测，在角位移传感器齿盘的齿数为8，齿弧角为齿距45°一半即22.5°的前提下，运放N₁、N₃和N₂₁顺序输出A、B、C相的角度信号方波，角度信号的周期为45°，相位顺序延迟15°，具体地，N₃输出的角度信号比N₁延迟15，N₂输出的角度信号比N₃提前7.5°，N₂输出的角度信号由N₂₁进行逻辑“非”后就得到比N₃延迟15°的角度信号。

运放N₂₁与运放N₂分属为两个运放芯片，或较优地集成为一个运放芯片。当运放N₂₁与运放N₂集成为一个运放芯片时，四个运放分属共用三只双运放的芯片，这样设计，当角位移传感器输出全部短路时，也不会损坏运放。

综上所述，本实用新型提供的三相角位移传感器电路，结构紧凑，在传感器板上焊接容易定位且安全可靠，适用于电动机定子/转子凸极数为24/16的情况，并且在不改变光电开关设置位置、传感器板面积无需增大的情况下，通过对电路的进一步改进，还适用于电动机定子为12/8的情况。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种三相角位移传感器电路，包括封装在同一基座上的三个沟槽式光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃呈逆时针转向均匀排列，相邻的两个间方位相差7.5°，沟槽中心所处的圆弧的半径是75毫米；光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃分别有一发光二极管和一光电三极管组成，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃的发光二极管串联后，再通过一个电阻R₁由电源VCC供电，光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃的光电三极管输出时分别接有上拉电阻R₂、R₃和R₄；电阻R₅与电阻R₆串联，由电源VCC供电，组成分压电路；其特征在于，该三相角位移传感器电路还包括：三只作开环放大的运放N₁、N₂和N₃，正反馈电阻R₇、R₈和R₉，二极管D1、D2、D3；光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃的光电三极管的输出信号分别加于运放N₁、N₂和N₃的同相输入端，运放N₁、N₂和N₃的反相输入端加有公共基准电压VCC*R₆/(R₅+R₆)，运放的输出端与同相输入端间分别接有正反馈电阻R₇、R₈和R₉，运放N₁、N₂和N₃的输出端分别反接二极管D1、D2、D3。

2.根据权利要求1所述的三相角位移传感器电路，其特征在于，当电动机定子/转子凸极数为24/16时，定子凸极相号按顺时针转向A、B、C，A循环排列，电动机转子逆时针转动时，A、B和C相的转角信号分别由光电开关E₁₁、E₁₂和E₁₃检测，运放N₁、N₂和N₃顺序输出A、B、C相的角度信号方波，相位顺序延迟7.5°。

3.根据权利要求1或2所述的三相角位移传感器电路，其特征在于，该三相角位移传感器电路还包括：运放N₂₁，二极管D4；运放N₂₁的反相输入端接运放N₂的输出端，同相输入端加有公共基准电压VCC*R₆/(R₅+R₆)；当电动机定子/转子凸极数为12/8时，定子凸极相号按顺时针转向A、B、C，A循环排列，电动机转子逆时针转动时，A、B和C相的转角信号分别由光电开关E₁₁、E₁₃和E₁₂检测，运放N₁、N₃和N₂₁顺序输出A、B、C相的角度信号方波，相位顺序延迟15°。 

4.根据权利要求3所述的三相角位移传感器电路，其特征在于，运放N₂₁与运放N₂分属为两个运放芯片或集成为一个运放芯片。 

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