CN202261137U - 一种开关磁阻电机用旋转变压器角位置传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种开关磁阻电机用旋转变压器角位置传感器，包括旋转变压器和旋变解码板；旋变解码板具有信号解算电路和信号处理电路，信号解算电路与旋转变压器连接，信号处理电路与信号解算电路连接。本实用新型的开关磁阻电机用旋转变压器角位置传感器，与外界的连线简单，抗干扰能力强，能输出多种电机位置信号，能同时兼容多种外部设备，减少了因更换外部设备而重新更改旋变解码板硬件和软件带来工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及角位置传感器，尤其涉及一种开关磁阻电机用旋转变压器角位置传感器。
背景技术
开关磁阻电机驱动系统，是最近三十年随着电力电子器件和现代控制理论的发展，而得到迅速发展的一种新型驱动系统。它的结构极其简单，同时又具有十分灵活的控制性能，应用潜力大。
开关磁阻电机的各相磁路的磁阻随转子的角位置而变，为使其正常工作，必须在转子转到适当位置时开通或者关断相应的相绕组的电流，保证各相的电流与相应的转子位置同步，并且在转子转动过程中始终正确切换各相。因此转子的角位置检测是一个非常重要的环节。
传统的光电式传感器具有接口电路简单成本低廉的优点，是开关磁阻电机驱动系统十分理想的位置检测器件。但其缺点是不耐振动冲击和高温易堵塞，抗干扰能力不强，定位困难，制约了开关磁阻电机的使用场合。
旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出在一定转角范围内与转角成线性关系，由于位置信号与转子位置具有明确的函数关系，容易实现初始准确定位，这对提高SRD系统的性能很有帮助。旋转变压器输出信号需要解算芯片解算，解算芯片输出为绝对位置信号，而有些设备不能接收绝对位置信号，需要对信号进行转换，而目前还没有成熟的解决方案。
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种开关磁阻电机用旋转变压器角位置传感器。
本实用新型提供了一种开关磁阻电机用旋转变压器角位置传感器，其特征在于，包括旋转变压器和旋变解码板；旋变解码板具有信号解算电路和信号处理电路，信号解算电路与旋转变压器连接，信号处理电路与信号解算电路连接。
在一个示例中，旋转变压器的转子安装在电机的转子上，旋转变压器的定子固定在电机的机壳上。
在一个示例中，旋转变压器为磁阻式旋转变压器或者多极旋转变压器。
在一个示例中，旋转变压器的励磁电压为信号解算电路输出的励磁电压；信号解算电路接收的位置信号为旋转变压器输出的模拟位置信号；信号解算电路输出的位置信号为电机绝对位置信号。
在一个示例中，信号处理电路由微处理器单元构成。
在一个示例中，微处理单元输出的信号为对电机绝对位置信号处理后的多种类型的电机位置信号；微处理单元为单片机或者信号处理器。
在一个示例中，微处理单元的输出方式为并行输出或串行输出。
在一个示例中，串行输出采用现场总线输出，串行输出的信号为电机绝对位置信号或对电机绝对位置信号处理后的多种类型的电机位置信号。
本实用新型的开关磁阻电机用旋转变压器角位置传感器，与外界的连线简单，抗干扰能力强，能输出多种电机位置信号，能同时兼容多种外部设备，减少了因更换外部设备而重新更改旋变解码板硬件和软件带来工作。
附图说明
下面结合附图来对本实用新型作进一步详细说明，其中：
图1是本实用新型的开关磁阻电机用旋转变压器角位置传感器示意图。
图2是信号解算电路与旋转变压器连接部分电路结构图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型开关磁阻电机用旋转变压器角位置传感器包括旋转变压器解码板和旋转变压器，旋转变压器解码板包括信号解算电路，信号处理电路。旋转变压器与信号解算电路连接，信号解算电路与信号处理电路连接，信号处理电路根据外部设备要求不同，输出多种类型的电机位置信号。
旋转变压器的转子安装在电机的转子上，随电机转子转动。旋转变压器的定子随旋转变压器转子固定在电机的机壳上。旋转变压器可以为多极旋转变压器或者是磁阻式旋转变压器；本实施例中，旋转变压器为磁阻式旋转变压器，具有体积小、测量精度高、结构简单、成本低等优点，非常适合开关磁阻电机。
旋变解码板由旋转变压器解码器和信号处理电路组成。旋转变压器接信号解算电路，信号解算电路接信号处理电路，信号处理电路输出多种类型的电机位置信号。
信号解算电路由专用旋转变压器解码芯片AD2S1200和若干运放和电阻、电容组成。专用旋转变压器解码芯片AD2S1200是一款旋变/数字转换芯片，该芯片所需外围电路简单，适用于各种无刷旋变输出信号的数摸转换，抗干扰能力强。专用旋转变压器解码芯片AD2S1200输出的励磁电压驱动不了旋转变压器，所以励磁电压经过放大后，再驱动旋转变压器。旋转变压器的输出经过阻容滤波后，直接接入专用旋转变压器解码芯片AD2S1200的信号接收端。专用旋转变压器解码芯片AD2S1200通过内部解算，输出电机绝对位置信号。信号解算电路解算旋转变压器输出的正弦信号SIN和余弦信号COS，并向旋转变压器输出激励信号。信号解算电路与旋转变压器连接部分电路结构如图2所示，专用旋转变压器解码芯片AD2S1200 U3的管脚EXC经电阻R9输入放大器U2的正向输入端，放大器U2的正向输入端经电阻R10接旋转变压器的输入端EXC+；+5V电压经串联的电阻R11和电阻R12接地，电阻R11和电阻R12的连接处经电阻R8输入放大器U2的负向输入端；专用旋转变压器解码芯片AD2S1200U3的管脚经电阻R6输入放大器U1的正向输入端，放大器U1的正向输入端经电阻R7接旋转变压器的输入端EXC-，电阻R11和电阻R12的连接处经电阻R5输入放大器U1的负向输入端；旋转变压器的输入端SIN+与专用旋转变压器解码芯片AD2S1200的管脚SIN连接，旋转变压器的输入端SIN-与专用旋转变压器解码芯片AD2S1200的管脚SINLO连接，旋转变压器的输入端SIN+、SIN-和专用旋转变压器解码芯片AD2S1200的管脚SIN、SINLO之间并联有电阻R4和电容C2；旋转变压器的输入端COS+与专用旋转变压器解码芯片AD2S1200的管脚COS连接，旋转变压器的输入端COS-与专用旋转变压器解码芯片AD2S1200的管脚COSLO连接，旋转变压器的输入端COS+、COS-和专用旋转变压器解码芯片AD2S1200的管脚COS、COSLO之间并联有电阻R3和电容C1。
信号处理电路由微处理器单元构成。微处理单元接收信号解算电路的绝对位置信号后，经过处理，可以输出多种类型的电机位置信号。
微处理器单元为单片机或者信号处理器DSP。本实施例中微处理器单元采用AVR系列芯片中的Atmaga8515为核心，该芯片是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。
微处理单元输出电机位置信号，可分为串行输出和并行输出两种方式。串行输出可采用CAN总线，485总线等多种串行通讯方式。本实施例中采用CAN总线与外部设备连接。CAN控制器SJA1000和CAN总线驱动器82C250组成CAN总线接口，基于CAN2.0B规范，采用标准格式数据帧，并可以选择输出绝对位置信号或电机位置信号。并行输出为微处理单元根据旋转变压器的极对数、电机转子极数、微处理单元读取绝对位置信号的位数等参数，把绝对位置信号处理后，可输出出多种类型的电机位置信号，如2路正交、3路相位差120°或相位差240°等信号。
本实施例中选择输出三路相位差120°的方波信号，电机为18/12极开关磁阻电机。旋转变压器为6对极，读8位绝对位置信号。电机转子齿距角θr＝30°，旋转变压器每极机械角
0～255对应转动机械角为60°，256/4波形跳转一次，就形成了一路机械角30°的方波。三路信号相位差为120°，第二路、第三路方波在第一路信号基础上移相就可以得到。同理可得到其他几种输出方式的方法。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型保护范围并不局限于此。任何本领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，均可对其进行适当的改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种开关磁阻电机用旋转变压器角位置传感器，其特征在于，包括旋转变压器和旋变解码板；旋变解码板具有信号解算电路和信号处理电路，信号解算电路与旋转变压器连接，信号处理电路与信号解算电路连接。
2.如权利要求1所述的角位置传感器，其特征在于，旋转变压器的转子安装在电机的转子上，旋转变压器的定子固定在电机的机壳上。
3.如权利要求1或2所述的角位置传感器，其特征在于，旋转变压器为磁阻式旋转变压器或者多极旋转变压器。
4.如权利要求1所述的角位置传感器，其特征在于，旋转变压器的励磁电压为信号解算电路输出的励磁电压；信号解算电路接收的位置信号为旋转变压器输出的模拟位置信号；信号解算电路输出的位置信号为电机绝对位置信号。
5.如权利要求4所述的角位置传感器，其特征在于，信号处理电路由微处理器单元构成。
6.如权利要求5所述的角位置传感器，其特征在于，微处理单元输出的信号为对电机绝对位置信号处理后的多种类型的电机位置信号；微处理单元为单片机或者信号处理器。
7.如权利要求6所述的角位置传感器，其特征在于，微处理单元的输出方式为并行输出或串行输出。
8.如权利要求7所述的角位置传感器，其特征在于，串行输出采用现场总线输出，串行输出的信号为电机绝对位置信号或对电机绝对位置信号处理后的多种类型的电机位置信号。
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