專利名稱：一種開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器的制作方法
技術領域：
一種開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器技術領域[0001]本實用新型涉及角位置傳感器，尤其涉及一種開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器。
背景技術：
[0002]開關磁阻電機驅動系統，是最近三十年隨著電力電子器件和現代控制理論的發(fā)展，而得到迅速發(fā)展的一種新型驅動系統。它的結構極其簡單，同時又具有十分靈活的控制性能，應用潛力大。[0003]開關磁阻電機的各相磁路的磁阻隨轉子的角位置而變，為使其正常工作，必須在轉子轉到適當位置時開通或者關斷相應的相繞組的電流，保證各相的電流與相應的轉子位置同步，并且在轉子轉動過程中始終正確切換各相。因此轉子的角位置檢測是一個非常重要的環(huán)節(jié)。[0004]傳統的光電式傳感器具有接口電路簡單成本低廉的優(yōu)點，是開關磁阻電機驅動系統十分理想的位置檢測器件。但其缺點是不耐振動沖擊和高溫易堵塞，抗干擾能力不強，定位困難，制約了開關磁阻電機的使用場合。[0005]旋轉變壓器是一種輸出電壓隨轉子轉角變化的信號元件。當勵磁繞組以一定頻率的交流電壓勵磁時，輸出在一定轉角范圍內與轉角成線性關系，由于位置信號與轉子位置具有明確的函數關系，容易實現初始準確定位，這對提高SRD系統的性能很有幫助。旋轉變壓器輸出信號需要解算芯片解算，解算芯片輸出為絕對位置信號，而有些設備不能接收絕對位置信號，需要對信號進行轉換，而目前還沒有成熟的解決方案。實用新型內容[0006]針對現有技術中存在的上述問題，本實用新型提供了一種開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器。[0007]本實用新型提供了一種開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器，其特征在于， 包括旋轉變壓器和旋變解碼板；旋變解碼板具有信號解算電路和信號處理電路，信號解算電路與旋轉變壓器連接，信號處理電路與信號解算電路連接。[0008]在一個示例中，旋轉變壓器的轉子安裝在電機的轉子上，旋轉變壓器的定子固定在電機的機殼上。[0009]在一個示例中，旋轉變壓器為磁阻式旋轉變壓器或者多極旋轉變壓器。[0010]在一個示例中，旋轉變壓器的勵磁電壓為信號解算電路輸出的勵磁電壓；信號解算電路接收的位置信號為旋轉變壓器輸出的模擬位置信號；信號解算電路輸出的位置信號為電機絕對位置信號。[0011]在一個示例中，信號處理電路由微處理器單元構成。[0012]在一個示例中，微處理單元輸出的信號為對電機絕對位置信號處理后的多種類型的電機位置信號；微處理單元為單片機或者信號處理器。[0013]在一個示例中，微處理單元的輸出方式為并行輸出或串行輸出。[0014]在一個示例中，串行輸出采用現場總線輸出，串行輸出的信號為電機絕對位置信號或對電機絕對位置信號處理后的多種類型的電機位置信號。[0015]本實用新型的開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器，與外界的連線簡單，抗干擾能力強，能輸出多種電機位置信號，能同時兼容多種外部設備，減少了因更換外部設備而重新更改旋變解碼板硬件和軟件帶來工作。


[0016]
以下結合附圖來對本實用新型作進一步詳細說明，其中[0017]圖1是本實用新型的開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器示意圖。[0018]圖2是信號解算電路與旋轉變壓器連接部分電路結構圖。
具體實施方式
[0019]如圖1所示，本實用新型開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器包括旋轉變壓器解碼板和旋轉變壓器，旋轉變壓器解碼板包括信號解算電路，信號處理電路。旋轉變壓器與信號解算電路連接，信號解算電路與信號處理電路連接，信號處理電路根據外部設備要求不同，輸出多種類型的電機位置信號。[0020]旋轉變壓器的轉子安裝在電機的轉子上，隨電機轉子轉動。旋轉變壓器的定子隨旋轉變壓器轉子固定在電機的機殼上。旋轉變壓器可以為多極旋轉變壓器或者是磁阻式旋轉變壓器；本實施例中，旋轉變壓器為磁阻式旋轉變壓器，具有體積小、測量精度高、結構簡單、成本低等優(yōu)點，非常適合開關磁阻電機。[0021 ] 旋變解碼板由旋轉變壓器解碼器和信號處理電路組成。旋轉變壓器接信號解算電路，信號解算電路接信號處理電路，信號處理電路輸出多種類型的電機位置信號。 信號解算電路由專用旋轉變壓器解碼芯片AD2S1200和若干運放和電阻、電容組成。專用旋轉變壓器解碼芯片AD2S1200是一款旋變/數字轉換芯片，該芯片所需外圍電路簡單，適用于各種無刷旋變輸出信號的數摸轉換，抗干擾能力強。專用旋轉變壓器解碼芯片 AD2S1200輸出的勵磁電壓驅動不了旋轉變壓器，所以勵磁電壓經過放大后，再驅動旋轉變壓器。旋轉變壓器的輸出經過阻容濾波后，直接接入專用旋轉變壓器解碼芯片AD2S1200的信號接收端。專用旋轉變壓器解碼芯片AD2S1200通過內部解算，輸出電機絕對位置信號。 信號解算電路解算旋轉變壓器輸出的正弦信號SIN和余弦信號COS，并向旋轉變壓器輸出激勵信號。信號解算電路與旋轉變壓器連接部分電路結構如圖2所示，專用旋轉變壓器解碼芯片AD2S1200 U3的管腳MC經電阻R9輸入放大器U2的正向輸入端，放大器U2的正向輸入端經電阻RlO接旋轉變壓器的輸入端EXC+ ；+5V電壓經串聯的電阻Rll和電阻R12接地，電阻Rll和電阻R12的連接處經電阻R8輸入放大器U2的負向輸入端；專用旋轉變壓器解碼芯片AD2S1200U3的管腳@經電阻R6輸入放大器Ul的正向輸入端，放大器Ul的正向輸入端經電阻R7接旋轉變壓器的輸入端EXC-，電阻Rll和電阻R12的連接處經電阻R5輸入放大器Ul的負向輸入端；旋轉變壓器的輸入端SIN+與專用旋轉變壓器解碼芯片AD2S1200 的管腳SIN連接，旋轉變壓器的輸入端SIN-與專用旋轉變壓器解碼芯片AD2S1200的管腳 SINLO連接，旋轉變壓器的輸入端SIN+、SIN-和專用旋轉變壓器解碼芯片AD2S1200的管腳SIN、SINLO之間并聯有電阻R4和電容C2 ；旋轉變壓器的輸入端COS+與專用旋轉變壓器解碼芯片AD2S1200的管腳COS連接，旋轉變壓器的輸入端COS-與專用旋轉變壓器解碼芯片 AD2S1200的管腳COSLO連接，旋轉變壓器的輸入端C0S+、C0S_和專用旋轉變壓器解碼芯片 AD2S1200的管腳COS、COSLO之間并聯有電阻R3和電容Cl。[0023]信號處理電路由微處理器單元構成。微處理單元接收信號解算電路的絕對位置信號后，經過處理，可以輸出多種類型的電機位置信號。[0024]微處理器單元為單片機或者信號處理器DSP。本實施例中微處理器單元采用AVR 系列芯片中的Atmaga8515為核心，該芯片是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS 微控制器。[0025]微處理單元輸出電機位置信號，可分為串行輸出和并行輸出兩種方式。串行輸出可采用CAN總線，485總線等多種串行通訊方式。本實施例中采用CAN總線與外部設備連接。 CAN控制器SJA1000和CAN總線驅動器82C250組成CAN總線接口，基于CAN2. OB規(guī)范，采用標準格式數據幀，并可以選擇輸出絕對位置信號或電機位置信號。并行輸出為微處理單元根據旋轉變壓器的極對數、電機轉子極數、微處理單元讀取絕對位置信號的位數等參數，把絕對位置信號處理后，可輸出出多種類型的電機位置信號，如2路正交、3路相位差120°或相位差等信號。[0026]本實施例中選擇輸出三路相位差120°的方波信號，電機為18/12極開關磁阻電機。旋轉變壓器為6對極，讀8位絕對位置信號。電機轉子齒距角er = 3o°，旋轉變壓器每極機械角^=60°，0 255對應轉動機械角為60°，256/4波形跳轉一次，就形成了一路機械角30°的方波。三路信號相位差為120°，第二路、第三路方波在第一路信號基礎上移相就可以得到。同理可得到其他幾種輸出方式的方法。[0027]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式，但本實用新型保護范圍并不局限于此。任何本領域的技術人員在本實用新型公開的技術范圍內，均可對其進行適當的改變或變化，而這種改變或變化都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器，其特征在于，包括旋轉變壓器和旋變解碼板；旋變解碼板具有信號解算電路和信號處理電路，信號解算電路與旋轉變壓器連接，信號處理電路與信號解算電路連接。
2.如權利要求1所述的角位置傳感器，其特征在于，旋轉變壓器的轉子安裝在電機的轉子上，旋轉變壓器的定子固定在電機的機殼上。
3.如權利要求1或2所述的角位置傳感器，其特征在于，旋轉變壓器為磁阻式旋轉變壓器或者多極旋轉變壓器。
4.如權利要求1所述的角位置傳感器，其特征在于，旋轉變壓器的勵磁電壓為信號解算電路輸出的勵磁電壓；信號解算電路接收的位置信號為旋轉變壓器輸出的模擬位置信號；信號解算電路輸出的位置信號為電機絕對位置信號。
5.如權利要求4所述的角位置傳感器，其特征在于，信號處理電路由微處理器單元構成。
6.如權利要求5所述的角位置傳感器，其特征在于，微處理單元輸出的信號為對電機絕對位置信號處理后的多種類型的電機位置信號；微處理單元為單片機或者信號處理器。
7.如權利要求6所述的角位置傳感器，其特征在于，微處理單元的輸出方式為并行輸出或串行輸出。
8.如權利要求7所述的角位置傳感器，其特征在于，串行輸出采用現場總線輸出，串行輸出的信號為電機絕對位置信號或對電機絕對位置信號處理后的多種類型的電機位置信號。
專利摘要本實用新型公開了一種開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器，包括旋轉變壓器和旋變解碼板；旋變解碼板具有信號解算電路和信號處理電路，信號解算電路與旋轉變壓器連接，信號處理電路與信號解算電路連接。本實用新型的開關磁阻電機用旋轉變壓器角位置傳感器，與外界的連線簡單，抗干擾能力強，能輸出多種電機位置信號，能同時兼容多種外部設備，減少了因更換外部設備而重新更改旋變解碼板硬件和軟件帶來工作。
文檔編號H02P6/16GK202261137SQ20112038359
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權日2011年10月11日
發(fā)明者蘇建中, 郭曉穎, 馬志國 申請人:北京中紡銳力機電有限公司