CN204089660U - 一种用于电机转子位置及速度检测的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于电机转子位置及速度检测的装置，包括电源模块、DSP主控电路、上位机、电磁传感器、放大电路、信号跟踪报警电路、正余弦解码模块，由于励磁信号经过放大电路放大，可提供满足电磁传感器要求的幅值、功率的励磁信号；由于DSP主控电路可以选择并行通信或SPI通信或正交编码三种通道采集正余弦解码模块解算出的电机转子位置及速度信号，故当DSP主控电路某功能接口被占用或故障，可切换到另外一种数据采集通道，增强了装置的灵活性；由于设计了信号跟踪报警电路，当正余弦解码模块所跟踪的SIN/COS信号不在阀值范围内，则信号跟踪报警电路报警提示，增强了装置的可靠性。

Description

一种用于电机转子位置及速度检测的装置
技术领域
本实用新型涉及电机控制技术领域，具体涉及到一种用于电机转子位置及速度检测的装置。 
背景技术
在电机控制技术领域，永磁同步电机或无刷直流电机转子位置及速度是非常重要的参数，电机的正常运转、速度环及位置环设计的关键是准确地获取电机转子的位置信号和速度信号，从而正确地触发驱动模块和拥有快速、稳定的调速性能。因此在电机控制领域，对电机转子位置及速度检测尤为重要。目前现有的电机转子位置和速度检测装置，多数采用光电编码器作为传感器，只通过正交编码通道采集数据，若采集通道功能接口被占用或故障，没有其他数据采集通道可以切换，灵活性低。而且未设计信号跟踪报警功能，可靠性低。 
因此，为解决现有技术的弊端，利用电磁传感器设计一种多通道数据采集且具有信号跟踪报警功能的电机转子位置及速度检测的装置。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多通道数据采集且具有信号跟踪丢失报警功能的电机转子位置及速度检测装置，方便对电机转子位置及速度实时检测。 
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于电机转子位置及速度检测的装置，包括电源模块、DSP主控电路、上位机、电磁传感器、放大电路、信号跟踪报警电路、正余弦解码模块，其特征在于：所述电源模块给所述DSP主控电路与所述正余弦解码模块供电，所述DSP主控电路经异步串口通信RS232与所述上位机电连接，所述正余弦解码模块的SO引脚与所述DSP主控电路的SPI引脚电连接，所述正余弦解码模块的DB0～DB11并行引脚与所述DSP主控电路的XD0～XD11并行引脚电连接，所述正余弦解码模块的A/B/Z引脚与所述DSP主控电路的QEP正交编码电路引脚电连接，所述DSP主控电路可选择并行通信或SPI通信或正交编码三种通道采集所述正余弦解码模块解算出的电机转子位置及速度信号，通道选择的优先级为并行通信、SPI通信、正交编码； 
所述信号跟踪报警电路，包括信号恶化指示灯、信号丢失指示灯、或门、NPN型三极管、喇叭，所述信号恶化指示灯与所述正余弦解码模块的DOS引脚电连接，所述信号丢失指示灯与所述正余弦解码模块的LOT引脚电连接，所述或门的输入端与所述正余弦解码模块的DOS、LOT引脚电连接，所述或门的输出端与所述NPN型三极管的基极电连接，所述NPN型三极管的发射极与所述喇叭电连接，当所述正余弦解码模块接收到的SIN/COS信号最大幅值低于DOS信号阀值，发生信号恶化，DOS引脚输出高电平，所述NPN型三极管开通，所述信号恶化指示灯点亮提示，所述喇叭发出报警声音，当所述正余弦解码模块接收到的 SIN/COS信号最大幅值低于LOT信号阀值，发生信号丢失，LOT引脚输出高电平，所述NPN型三极管开通，所述信号丢失指示灯点亮提示，所述喇叭发出报警声音，当所述正余弦解码模块接收到的SIN/COS信号最大幅值大于DOS阀值及LOT阀值，则DOS、LOT引脚均输出低电平，所述NPN型三极管关断，所述信号恶化指示灯与所述信号丢失指示灯熄灭，所述喇叭静音，所述正余弦解码模块处于正常工作状态。 
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：由于DSP主控电路可以选择并行通信或SPI通信或正交编码三种通道采集正余弦解码模块解算出的电机转子位置及速度信号，故当DSP主控电路某功能接口被占用或故障，可切换到另外一种数据采集通道，增强了装置的灵活性；由于设计了信号跟踪报警电路，当正余弦解码模块所跟踪的SIN/COS信号不在阀值范围内，则信号跟踪报警电路报警提示，增强了装置的可靠性。 
附图说明
图1为本实用新型检测装置的电路原理框图。 
图2为本实用新型信号跟踪报警电路。 
图3为本实用新型放大电路。 
图4为本实用新型程序流程图。 
附图标号说明：1.电压模块 2.DSP主控电路 3.上位机 4.电磁传感器 7.放大电路 6.信号跟踪报警电路 7.正余弦解码模块 8.信号恶化提示灯 9.信号丢失提示灯 10.或门 11.NPN型三极管 12.喇叭。 
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。 
参见图1，一种用于电机转子位置及速度检测的装置，包括电源模块1、DSP主控电路2、上位机3、电磁传感器4、放大电路5、信号跟踪报警电路6、正余弦解码模块7，其特征在于：所述电源模块1给所述DSP主控电路2与所述正余弦解码模块7供电，所述DSP主控电路2经异步串口通信RS232与所述上位机3电连接，所述正余弦解码模块7的SO引脚与所述DSP主控电路2的SPI引脚电连接，所述正余弦解码模块7的DB0～DB11并行引脚与所述DSP主控电路2的XD0～XD11并行引脚电连接，所述正余弦解码模块7的A/B/Z引脚与所述DSP主控电路2的QEP正交编码电路引脚电连接，所述DSP主控电路2可选择并行通信或SPI通信或正交编码三种通道采集所述正余弦解码模块7解算出的电机转子位置及速度信号，通道选择的优先级为并行通信、SPI通信、正交编码。 
参见图2，所述信号跟踪报警电路6，包括信号恶化指示灯8、信号丢失指示灯9、或门10、NPN型三极管11、喇叭12，所述信号恶化指示灯8与所述正余弦解码模块7的DOS引脚电连接，所述信号丢失指示灯9与所述正余弦解码模块7的LOT引脚电连接，所述或门10的输入端与所述正余弦解码模块7的DOS、LOT引脚电连接，所述或门10的输出端与所述NPN型三极管11的基极电连接，所述NPN型三极管11的发射极与所述喇叭12电连接， 当所述正余弦解码模块7接收到的SIN/COS信号最大幅值低于DOS信号阀值，发生信号恶化，DOS引脚输出高电平，所述NPN型三极管11开通，所述信号恶化指示灯8点亮提示，所述喇叭12发出报警声音，当所述正余弦解码模块7接收到的SIN/COS信号最大幅值低于LOT信号阀值，发生信号丢失，LOT引脚输出高电平，所述NPN型三极管11开通，所述信号丢失指示灯9点亮提示，所述喇叭12发出报警声音，当所述正余弦解码模块7接收到的SIN/COS信号最大幅值大于DOS阀值及LOT阀值，则DOS、LOT引脚均输出低电平，所述NPN型三极管11关断，所述信号恶化指示灯8与所述信号丢失指示灯9熄灭，所述喇叭12静音，所述正余弦解码模块7处于正常工作状态。所述信号跟踪报警电路6的报警状态参见下表： 
DOS LOT 状态 报警信号
1 0 信号恶化 信号恶化指示灯点亮，喇叭报警
0 1 信号丢失 信号丢失指示灯点亮，喇叭报警
0 0 正常 解码模块信号跟踪正常，解算正确
参见图3，为所述放大电路5具体电路图，励磁信号Ui1、Ui2经过差分放大电路后，输出电压为： 
U o = ( 1 + R f R 1 ) R 3 R 2 + R 3 U i 2 - R f R 1 U i 1
调整R1、R2、R3、Rf的大小来调整励磁信号电压的幅值，Uo经过电压跟随器后电压大小不变，仍为Uo，电压跟随器的作用是提高输出电阻，增强带负载能力，Uo经过功放电路，输出功率为： 
P o = V cc 2 2 R L
提高励磁信号的输出功率。 
电磁传感器4优先正余弦旋转变压器。 
DSP主控电路2优选TMS320F2812 DSP作为CPU，其为电机控制领域的专用芯片。 
正余弦解码模块7优选AD2S1200作为CPU，其为正余弦信号解码专用芯片。 
当电机转动时，安装在电机轴承上的电磁传感器4会随电机转动，启动此检测装置，由正余弦解码模块7输出的励磁信号信号经过放大电路5放大后，提供满足电磁传感器4要求的幅值、功率的励磁信号，电磁传感器4输出的SIN/COS信号反馈至正余弦解码模块7进行解算。 
参见图4，DSP主控电路2优先选择并行通信采集电机转子位置及速度信号，当检测到并行通信不可用，则选择SPI通信，并行通信和SPI通信算法均如下，其中data为12位数据， 
若检测到并行通信和SPI通信均不可用，DSP主控电路2选择QEP正交编码通道记录正余弦解码模块7A/B/Z接口发送的波形个数，其算法如下，其中count为t时间内记录的脉冲个数，电机转动一圈总脉冲数为1024， 
。

Claims (1)

1.一种用于电机转子位置及速度检测的装置，包括电源模块(1)、DSP主控电路(2)、上位机(3)、电磁传感器(4)、放大电路(5)、信号跟踪报警电路(6)、正余弦解码模块(7)，其特征在于：所述电源模块(1)给所述DSP主控电路(2)与所述正余弦解码模块(7)供电，所述DSP主控电路(2)经异步串口通信RS232与所述上位机(3)电连接，所述正余弦解码模块(7)的SO引脚与所述DSP主控电路(2)的SPI引脚电连接，所述正余弦解码模块(7)的DB0～DB11并行引脚与所述DSP主控电路(2)的XD0～XD11并行引脚电连接，所述正余弦解码模块(7)的A/B/Z引脚与所述DSP主控电路(2)的QEP正交编码电路引脚电连接，所述DSP主控电路(2)可选择并行通信或SPI通信或正交编码三种通道采集所述正余弦解码模块(7)解算出的电机转子位置及速度信号，通道选择的优先级为并行通信、SPI通信、正交编码；
所述信号跟踪报警电路(6)，包括信号恶化指示灯(8)、信号丢失指示灯(9)、或门(10)、NPN型三极管(11)、喇叭(12)，所述信号恶化指示灯(8)与所述正余弦解码模块(7)的DOS引脚电连接，所述信号丢失指示灯(9)与所述正余弦解码模块(7)的LOT引脚电连接，所述或门(10)的输入端与所述正余弦解码模块(7)的DOS、LOT引脚电连接，所述或门(10)的输出端与所述NPN型三极管(11)的基极电连接，所述NPN型三极管(11)的发射极与所述喇叭(12)电连接，当所述正余弦解码模块(7)接收到的SIN/COS信号最大幅值低于DOS信号阀值，发生信号恶化，DOS引脚输出高电平，所述NPN型三极管(11)开通，所述信号恶化指示灯(8)点亮提示，所述喇叭(12)发出报警声音，当所述正余弦解码模块(7)接收到的SIN/COS信号最大幅值低于LOT信号阀值，发生信号丢失，LOT引脚输出高电平，所述NPN型三极管(11)开通，所述信号丢失指示灯(9)点亮提示，所述喇叭(12)发出报警声音，当所述正余弦解码模块(7)接收到的SIN/COS信号最大幅值大于DOS阀值及LOT阀值，则DOS、LOT引脚均输出低电平，所述NPN型三极管(11)关断，所述信号恶化指示灯(8)与所述信号丢失指示灯(9)熄灭，所述喇叭(12)静音，所述正余弦解码模块(7)处于正常工作状态。
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