[实用新型]一种基于旋转变压器的增量式编码器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种编码装置，尤其涉及一种基于旋转变压器的增量式编码器，可以通过对旋转变压器的输出信号进行数字调制处理，输出表征转子位置信息的增量式编码信号。同时该旋转变压器还具有通信功能，能将丰富的信息传送给电机驱动器。具有编码器线数任意可变、对转子初始位置辨识精确、Z脉冲位置任意可变、成本低廉的特点。

背景技术

目前国内应用最广泛的伺服电机用编码器是复合式增量编码器。该编码器输出一对正交的AB脉冲信号，每转一圈得到的脉冲的个数称之为编码器的线数。另外还输出每圈只出现一次的标示电机转子零位的Z信号脉冲。ABZ信号使驱动器精确控制电机的位置和速度，线数为q的增量式编码信号将电机转子一周分成4q份，每份为利用AB信号的旋转相位关系可以辨识电机转子的转动方向，如图2所示。复合式编码器除具备ABZ输出信号外，还输出互差60°电角度的电子换相信号UVW，UVW信号各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致，用于电机起动时的磁场定向控制。

然而，由于增量式编码器多为光电码盘，这就限制了它在高温、严寒、潮湿、高震动等环境比较恶劣场合的应用，并且利用UVW信号在电机启动时作磁场定向，只能提供很粗略的位置信息，待电机找到Z脉冲后，才能得到准确的转子位置，这就影响了控制性能，给使用者带来了不便。旋转变压器简称旋变，是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆包线构成的，相比于采用光电技术的编码器而言，具有耐热、耐振、耐冲击、耐油污，甚至耐腐蚀等恶劣工作环境的适应能力，因而在工况恶劣的环境中被广泛采用，一对极(单速)的旋变可以视作一种单圈绝对式反馈系统。但其缺点是输出的模拟量信号需要价格昂贵的专用解调芯片，成本高且使用不便。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于旋转变压器的增量式编码器，其包括旋转变压器、处理电路以及结构本体，其中：

所述旋转变压器，由定子和转子两部分组成，定子上有三组绕组，一组是正弦输入励磁绕组，另一组是正弦输出绕组，其余一组是余弦输出绕组，转子上有一组独立的绕组，输出两相正交波形，所述正弦输入励磁绕组接受输入的正弦型激励信号，感应线圈依据所述旋转变压器转子和定子的相互角位置关系，感应出检测信号，其包括正弦包络信号、余弦包络信号；

所述处理电路包括：

正弦信号发生器，用于产生一定频率的正弦波信号，作为旋转变压器的输入激励信号；

AD转换器，其用于将旋转变压器输出的模拟信号进行模数转换，变成现场可编程门阵列输入的数字量；

所述处理电路进一步包括：

现场可编程门阵列，其接收对所述激励信号、正弦包络信号、余弦包络信号经过AD转换的数据，通过该数据计算出上电初始时刻电机转子的绝对位置作为伺服驱动器上电瞬间的磁场定向控制，并对旋转变压器输出的正余弦包络信号进行调制处理，实现可变线数细分，再变换成增量式的转子运转信号ABZ；

所述旋转变压器在上电时处于第一传输模式，输出电机标识信息，完成上述传输后所述旋转变压器切换到第二传输模式，由相同的信号传输线传送所述转子运转信号ABZ。

在上述技术方案中，所述处理电路还包括收发器，在电机装配过程中，所述收发器接收外部编程器发来的数据，并将之传送到现场可编程门阵列；在正常工作状态下，所述收发器接收现场可编程门阵列的数据并发送往对应的电机驱动器。

在上述技术方案中，所述处理电路还包括非易失存储器，用于存储编码器线数、旋转相位、马达参数、Z脉冲位置指令、电流环增益以及三角函数表。

在上述技术方案中，所述非易失存储器为EEPROM器件或FLASH器件。

在上述技术方案中，所述现场可编程门阵列中包含信号接收模块、输出信号切换模块、压控震荡模块、状态机模块、电机标识信息模块、计数器模块。

本实用新型取得了以下技术效果：

将旋转编码器的输出信号转换成增量式编码信号，而且还可以增强驱动器对电机的控制，提高驱动器控制电机的灵活性

该系统上电初始时刻转子的绝对位置，其转子位置辨识精度高，与AB增量编码信号对转子位置具备同样的辨识精度。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型的可编程逻辑器件实现的功能模块示意框图；

图3为角度跟踪观测的控制框图；

图4为旋转变压器输出的信号示意图；

图5为旋转变压器定子与转子之间的矢量关系图；