CN209001864U - 转速位置实时检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转速位置实时检测系统。该系统包括主控单元、旋变解码单元以及电源单元；主控单元包括第一微处理芯片；旋变解码单元包括第二处理芯片，及与第二处理芯片通过引脚连接的信号放大单元，信号放大单元中包括第三处理芯片，第二处理芯片为解码芯片AD2S1210，第三处理芯片为芯片LMH6672，解码芯片AD2S1210与芯片LMH6672通过引脚通信连接；第一微处理芯片与解码芯片AD2S1210TO通过芯片引脚通信连接；电源管理单元与第一微处理芯片、解码芯片AD2S1210及芯片LMH6672电连接，为第一微处理芯片、解码芯片AD2S1210及芯片LMH6672供电。整个系统模块设计小巧。

Description

转速位置实时检测系统

技术领域

本实用新型涉及旋转变压器解码技术领域，尤其涉及一种转速位置实时检测系统。

背景技术

精确的电机转子速度与位置参数在现代电机控制算法中显得尤为重要。位置传感器原以光电编码器、霍尔传感器居多。但是由于光学编码器抗震动性差、抗腐蚀性弱，而霍尔传感器精度低，都不能胜任现代电动汽车恶劣的工作环境。旋转变压器因其对严苛环境的适应性和坚固耐用的特性，并能提供高精度的转子位置信息而在汽车和工业等领域被广泛应用。旋转变压器主要由线圈组成，自身需要模拟励磁信号驱动，同时输出信号也是交变模拟信号，MCU (Microcontroller Unit，微控制单元)无法直接驱动和读取旋转变压器，需要经过相应的外部电路和解码运算。

随着高性能集成芯片的不断发展，一系列旋转变压器信号处理芯片被相继推出，大大简化了接口电路设计，提高了工程开发效率。AD2S1210就是该类芯片的代表，其拥有配置模式和普通模式两种工作模式，配置模式用于对芯片内部寄存器进行编程，包括设置输出励磁频率，数字量分辨率，故障寄存器阈值等，配置模式也可用于读取各寄存器中的信息，包括故障寄存器中的故障类型信息以及位置和速度寄存器中的实时数据。AD2S1210可以完全工作在配置模式下，或者初始配置完成后离开配置模式工作在普通模式下。在普通模式下工作时，数据输出可提供角位置或角速度数据。如果用该芯片设计电机转子速度检测电路，从而能够获取精确的电机转子速度，对实际生产会产生巨大作用。

实用新型内容

基于此，本实用新型设计了一种基于AD2S1210芯片，能够获取更精确的电机转子速度的转速位置实时检测系统。

为实现本实用新型目的提供的一种转速位置实时检测系统，包括主控单元、旋变解码单元以及电源单元；

所述主控单元包括第一微处理芯片；

所述旋变解码单元包括第二处理芯片，及与所述第二处理芯片通过引脚连接的信号放大单元，所述信号放大单元中包括第三处理芯片，所述第二处理芯片为解码芯片AD2S1210，所述第三处理芯片为芯片LMH6672，所述解码芯片 AD2S1210与芯片LMH6672通过引脚通信连接；

所述第一微处理芯片与所述解码芯片AD2S1210TO通过芯片引脚通信连接；

所述电源管理单元与所述第一微处理芯片、所述解码芯片AD2S1210及所述芯片LMH6672电连接，为所述第一微处理芯片、所述解码芯片AD2S1210及所述芯片LMH6672供电。

在一具体实施例的转速位置实时检测系统中，所述第一微处理芯片为主控芯片KEA128。

在一具体实施例的转速位置实时检测系统中，还包括OLED显示屏，所述主控芯片KEA128的G2引脚和G3引脚通讯连接所述OLED显示屏用的单排针座。

在一具体实施例的转速位置实时检测系统中，所述解码芯片AD2S1210的 RESET引脚，REFOUT引脚以及SINLO引脚连接第一滤波电路，所述解码芯片 AD2S1210的COS引脚，REFOUT引脚以及COSLO引脚连接第二滤波电路，所述第一滤波电路和所述第二滤波电路结构相同；

所述第一滤波电路的双输出端和所述第二滤波电路的双输出端连接四输入接口连接器，并通过所述连接器的两个输出接口连接所述信号放大单元。

在一具体实施例的转速位置实时检测系统中，所述主控芯片KEA128KEA128 的引脚B4和引脚B3分别与解码芯片AD2S1210的SDO和SDI连接；芯片 KEA128KEA128的引脚B5和引脚B2分别与解码芯片AD2S1210的WR/FSYNC和SCLK 连接；芯片KEA128KEA128的引脚H6和引脚H7分别与解码芯片AD2S1210的RES0 和RES1连接；主控芯片KEA128KEA128的引脚A0和引脚A1分别与解码芯片 AD2S1210的LOT和DOS连接；主控芯片KEA128KEA128的引脚A3和引脚A2分别与解码芯片AD2S1210的A0和A1连接；主控芯片KEA128KEA128的引脚E1和引脚C7分别与解码芯片AD2S1210的SAMPLE和RESET连接；主控芯片KEA128KEA128 的引脚G2和引脚G3分别与OLED显示屏的SDA和SCL连接。

在一具体实施例的转速位置实时检测系统中，所述解码芯片AD2S1210引脚 1连接电阻R1，电阻R1接GND；解码芯片AD2S1210引脚2接GND；解码芯片 AD2S1210引脚3连接电阻R3，电阻R3连接5V电路；解码芯片AD2S1210引脚5 接GND，引脚6连接5V电路，两引脚间并联电容C3和C4；解码芯片AD2S1210 的引脚7和引脚8之间并联有晶振，晶振引脚1和引脚2分别于与电容C1和电容C2串联，电容C1和C2接GND；解码芯片AD2S1210引脚18连接5V电路，同时与地间并联电容C5和C6；AD2S1210芯片(6)引脚19接GND；解码芯片AD2S1210 引脚18连接5V电路，同时与GND间并联电容C5和C6；解码芯片AD2S1210引脚40接AGND，引脚43连接5V电路，两引脚间并联电容C9和C10；解码芯片 AD2S1210引脚46同时连接电容C7和电容C8，电容C7和C8接AGND；解码芯片 AD2S1210引脚48接电阻R2，电阻R2接GND；电路GND和电路AGND间连接电感 L2。

在一具体实施例的转速位置实时检测系统中，所述电源管理单元中包括外部电源接口及稳压电路；

所述外部电源接口用于连接外部电源获取电能，所述稳压电路通过多个电子器件转换得到5V稳定直流电。

在一具体实施例的转速位置实时检测系统中，所述稳压电路中包括芯片lm22676。

本实用新型的有益效果包括：本实用新型提供的一种转速位置实时检测系统，该模块采用高精度旋转变压器信号处理芯片AD2S1210作为解码芯片，并以此芯片为基础，提出一种优化的外围电路设计方案，完成对外接旋变的励磁以及对旋变输入信号的解码。为了能够直观地显示转子当前速度与位置等信息，模块上还添加有OLED显示屏。同时使用飞思卡尔公司的汽车级芯片KEA128作为整个模块的主控芯片，将从AD2S1210上读取的数据在显示屏上实时显示，方便用户观察。整个系统模块设计小巧，可以方便的以嵌入式模块的形态，用于电机控制器等设备。加之所用芯片皆为工业级或汽车级产品，工作温度范围宽，适合苛刻工作环境，在工控领域和电动汽车领域有比较好的应用价值，有利于缩短研发周期，加快项目进展。

附图说明

图1为本实用新型一种转速位置实时检测系统的一具体实施例的系统结构示意图；

图2为本实用新型一种转速位置实时检测系统的一具体实施例中主控芯片KEA128各引脚连接示意图；

图3为本实用新型一种转速位置实时检测系统的一具体实施例中OLED显示屏连接插件示意图；

图4为本实用新型一种转速位置实时检测系统的一具体实施例中解码芯片AD2S1210各引脚及外围电路连接示意图；

图5为本实用新型一种转速位置实时检测系统的一具体实施例中解码芯片AD2S1210与信号放大电路之间连接的滤波电路示意图；

图6为本实用新型一种转速位置实时检测系统的一具体实施例中滤波电路与放大电路之间连接件示意图；

图7为本实用新型一种转速位置实时检测系统的一具体实施例中电源管理单元示意图；

图8为本实用新型一种转速位置实时检测系统的一具体实施例中信号放大电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型转速位置实时检测系统的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型一实施例的转速位置实时检测系统，包括主控单元、旋变解码单元以及电源单元。所述主控单元负责整个检测电路的的控制与数据传输，旋变解码单元用于生成励磁信号，并输出到外部旋转变压器，驱动外部旋转变压器，并接收旋转变压器的反馈信号。

其中，主控单元包括第一微处理芯片作为主控芯片，与旋变解码单元通讯连接，输出控制信号到所述旋变解码单元。所述旋变解码单元包括第二处理芯片，及与第二处理芯片通过引脚连接的信号放大单元，信号放大单元中包括第三处理芯片，第二处理芯片为解码芯片AD2S1210，第三处理芯片为芯片LMH6672，解码芯片AD2S1210与芯片LMH6672通过引脚通信连接。AD2S1210芯片在初始化完成后将产生励磁信号，由于励磁信号，励磁信号通过LMH6672芯片得到放大，驱动外部旋转变压器，外部旋转变压器的二次侧电压返回给AD2S1210芯片， AD2S1210芯片将接受到的数据进行解码操作，并通过SPI通讯，将速度与位置数据传递给KEA128芯片，KEA128芯片通过IIC通讯使OLED显示屏实时显示当前速度与位置数据。

为了使第一微处理芯片能够向旋变解码单元传输控制信号，第一微处理芯片与解码芯片AD2S1210TO通过芯片引脚通信连接，从而能够输出控制信号到解码芯片AD2S1210TO进行控制。

本控制电路系统中所有芯片供电由电源管理单元负责，电源管理单元为电源转换电路，其与第一微处理芯片、解码芯片AD2S1210及芯片LMH6672电连接，为第一微处理芯片、解码芯片AD2S1210及芯片LMH6672供电。

其中，所述第一微处理芯片可以为主控芯片KEA128。此次设计的电机转子位置和转速检测模块，利用高精度集成芯片AD2S1210配合简约、高效的外部电路实现对旋转变压器的驱动，以及反馈数据的解码，同时为了方便的观察实时数据，在模块上添加KEA128芯片作为MCU，并配合相应的稳压与人机交互部分，实现对芯片工作模式的随意切换。

本实用新型的转速位置实时检测系统电路整体布局如图1所示，左上角5 为主控芯片KEA128，6为解码芯片AD2S1210，7为信号放大处理用的芯片 LMH6672。除此之外还包括右上角的OLED显示屏。参见图2和和图3，主控芯片 KEA128的G2引脚和G3引脚通讯连接OLED显示屏用的单排针座。

参见图4和图5，解码芯片AD2S1210的RESET引脚，REFOUT引脚以及SINLO 引脚连接第一滤波电路，解码芯片AD2S1210的COS引脚，REFOUT引脚以及COSLO 引脚连接第二滤波电路。且由图5可以看出第一滤波电路和第二滤波电路结构相同。

参见图6和图7第一滤波电路的双输出端和第二滤波电路的双输出端连接四输入接口连接器，并通过连接器的两个输出接口连接信号放大单元。

参见图2和图4，对于主控芯片KEA128与解码芯片AD2S1210之间的连接具体如下：主控芯片KEA128的引脚B4和引脚B3分别与解码芯片AD2S1210的SDO 和SDI连接。芯片KEA128KEA128的引脚B5和引脚B2分别与解码芯片AD2S1210 的WR/FSYNC和SCLK连接。芯片KEA128KEA128的引脚H6和引脚H7分别与解码芯片AD2S1210的RES0和RES1连接。主控芯片KEA128KEA128的引脚A0和引脚 A1分别与解码芯片AD2S1210的LOT和DOS连接。主控芯片KEA128KEA128的引脚A3和引脚A2分别与解码芯片AD2S1210的A0和A1连接。主控芯片KEA128KEA128的引脚E1和引脚C7分别与解码芯片AD2S1210的SAMPLE和RESET 连接。主控芯片KEA128KEA128的引脚G2和引脚G3分别与OLED显示屏的SDA 和SCL连接。

在解码单元中，参见图4，解码芯片AD2S1210引脚1连接电阻R1，电阻R1 接GND；解码芯片AD2S1210引脚2接GND；解码芯片AD2S1210引脚3连接电阻 R3，电阻R3连接5V电路；解码芯片AD2S1210引脚5接GND，引脚6连接5V电路，两引脚间并联电容C3和C4；解码芯片AD2S1210的引脚7和引脚8之间并联有晶振，晶振引脚1和引脚2分别于与电容C1和电容C2串联，电容C1和C2 接GND；解码芯片AD2S1210引脚18连接5V电路，同时与地间并联电容C5和C6；AD2S1210芯片(6)引脚19接GND；解码芯片AD2S1210引脚18连接5V电路，同时与GND间并联电容C5和C6；解码芯片AD2S1210引脚40接AGND，引脚43连接5V电路，两引脚间并联电容C9和C10；解码芯片AD2S1210引脚46 同时连接电容C7和电容C8，电容C7和C8接AGND；解码芯片AD2S1210引脚48 接电阻R2，电阻R2接GND；电路GND和电路AGND间连接电感L2。

作为一种具体实施方式，电源管理单元中包括外部电源接口及稳压电路，其中，外部电源接口用于连接外部电源获取电能，稳压电路通过多个电子器件转换得到5V稳定直流电。如图1所示，图1中，左下角10位置为外部电源接口，11为电源开关，外部12V电源与外部电源接口10连接后，打开系统的电源开关11，此时主控芯片KEA128将对AD2S1210进行初始化控制，包括工作模式，分辨率等。解码芯片AD2S1210初始化完成后将产生励磁信号。

如图8所示为一具体实例中电源管理单元连接示意图，稳压电路中包括芯片lm22676，该芯片对应图1中的7。

如图1所示，右下角12为旋转变压器接口，该转速位置实时检测系统启动之前通过所述旋转变压器接口12与外部旋转变压器连接，后续获取外部输入信号。

整个系统既可以外接12V电源，作为数据监控平台独立运行。同时因为体积小巧，预留接口，也可以作为嵌入式模块植入电机控制器等设备中使用。

本实用新型所采用的技术方案采用高精度旋转变压器信号处理芯片 AD2S1210作为解码芯片，并以此芯片为基础，提出一种优化的外围电路设计方案，完成对外接旋变的励磁以及对旋变输入信号的解码。为了能够直观地显示转子当前速度与位置等信息，模块上还添加有OLED显示屏。同时使用飞思卡尔公司的汽车级芯片KEA128作为整个模块的主控芯片，将从AD2S1210上读取的数据在显示屏上实时显示，方便用户观察。软件方面可以用嵌入式实时操作系统代替前后台系统，将数据中断处理转化为多任务并行运行，提高程序的高效性与稳定性。

且留有励磁输出接口与旋变信号输入接口，可以方便的与外部旋转变压器连接；模块设计小巧，可以方便的以嵌入式模块的形态，用于电机控制器等设备。加之所用芯片皆为工业级或汽车级产品，工作温度范围宽，适合苛刻工作环境，在工控领域和电动汽车领域有比较好的应用价值，有利于缩短研发周期，加快项目进展。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种转速位置实时检测系统，其特征在于，包括主控单元、旋变解码单元以及电源单元；

所述主控单元包括第一微处理芯片；

所述旋变解码单元包括第二处理芯片，及与所述第二处理芯片通过引脚连接的信号放大单元，所述信号放大单元中包括第三处理芯片，所述第二处理芯片为解码芯片AD2S1210，所述第三处理芯片为芯片LMH6672，所述解码芯片AD2S1210与芯片LMH6672通过引脚通信连接；

所述第一微处理芯片与所述解码芯片AD2S1210TO通过芯片引脚通信连接；

所述电源管理单元与所述第一微处理芯片、所述解码芯片AD2S1210及所述芯片LMH6672电连接，为所述第一微处理芯片、所述解码芯片AD2S1210及所述芯片LMH6672供电。

2.根据权利要求1所述的转速位置实时检测系统，其特征在于，所述第一微处理芯片为主控芯片KEA128。

3.根据权利要求2所述的转速位置实时检测系统，其特征在于，还包括OLED显示屏，所述主控芯片KEA128的G2引脚和G3引脚通讯连接所述OLED显示屏用的单排针座。

4.根据权利要求1所述的转速位置实时检测系统，其特征在于，所述解码芯片AD2S1210的RESET引脚，REFOUT引脚以及SINLO引脚连接第一滤波电路，所述解码芯片AD2S1210的COS引脚，REFOUT引脚以及COSLO引脚连接第二滤波电路，所述第一滤波电路和所述第二滤波电路结构相同；

所述第一滤波电路的双输出端和所述第二滤波电路的双输出端连接四输入接口连接器，并通过所述连接器的两个输出接口连接所述信号放大单元。

5.根据权利要求3所述的转速位置实时检测系统，其特征在于，所述主控芯片KEA128KEA128的引脚B4和引脚B3分别与解码芯片AD2S1210的SDO和SDI连接；芯片KEA128KEA128的引脚B5和引脚B2分别与解码芯片AD2S1210的WR/FSYNC和SCLK连接；芯片KEA128KEA128的引脚H6和引脚H7分别与解码芯片AD2S1210的RES0和RES1连接；主控芯片KEA128KEA128的引脚A0和引脚A1 分别与解码芯片AD2S1210的LOT和DOS连接；主控芯片KEA128KEA128的引脚A3和引脚A2分别与解码芯片AD2S1210的A0和A1连接；主控芯片KEA128KEA128的引脚E1和引脚C7分别与解码芯片AD2S1210的SAMPLE和RESET连接；主控芯片KEA128KEA128的引脚G2和引脚G3分别与OLED显示屏的SDA和SCL连接。

6.根据权利要求1所述的转速位置实时检测系统，其特征在于，所述解码芯片AD2S1210引脚1连接电阻R1，电阻R1接GND；解码芯片AD2S1210引脚2接GND；解码芯片AD2S1210引脚3连接电阻R3，电阻R3连接5V电路；解码芯片AD2S1210引脚5接GND，引脚6连接5V电路，两引脚间并联电容C3和C4；解码芯片AD2S1210的引脚7和引脚8之间并联有晶振，晶振引脚1和引脚2分别于与电容C1和电容C2串联，电容C1和C2接GND；AD2S1210芯片(6)引脚19接GND；解码芯片AD2S1210引脚18连接5V电路，同时与GND间并联电容C5和C6；解码芯片AD2S1210引脚40接AGND，引脚43连接5V电路，两引脚间并联电容C9和C10；解码芯片AD2S1210引脚46同时连接电容C7和电容C8，电容C7和C8接AGND；解码芯片AD2S1210引脚48接电阻R2，电阻R2接GND；电路GND和电路AGND间连接电感L2。

7.根据权利要求1所述的转速位置实时检测系统，其特征在于，所述电源管理单元中包括外部电源接口及稳压电路；

所述外部电源接口用于连接外部电源获取电能，所述稳压电路通过多个电子器件转换得到5V稳定直流电。

8.根据权利要求7所述的转速位置实时检测系统，其特征在于，所述稳压电路中包括芯片lm22676。