[发明专利]一种基于DSP正交编码的实时低速检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于DSP正交编码的实时低速检测装置，其特征在于：其包括脉冲编码器（1）、信号调理电路（2）、正交编码模块（3）和处理器（4）；其中：脉冲编码器（1）为测速传感器，由安装在电机转轴上的光电编码器或电磁编码器构成，输出Ao、Bo、Zo三组差分脉冲信号，其中脉冲Ao和脉冲Bo为相差90度相位的正交脉冲，脉冲Zo为归零脉冲；

信号调理电路（2）为脉冲整形电路模块，脉冲编码器（1）输出的三路脉冲信号Ao、Bo、Zo分别经过信号调理电路（2）输入到正交编码模块（3）的三个输入端；

正交编码模块（3）为脉冲转换电路，其三个输入端分别接收脉冲A、脉冲B和脉冲Z1三路输入信号，四个输出端分别输出倍频脉冲AB、方向信号R、归零信号Z和中断信号E，正交编码模块（3）的四个输出端分别与处理器（4）相连接。

2.根据权利要求1所述的基于DSP正交编码的实时低速检测装置，其特征在于：所述的处理器（4）为算法处理器，由DSP数字处理器构成。

3.根据权利要求1所述的基于DSP正交编码的实时低速检测装置，其特征在于：所述的正交编码模块（3）能够集成在处理器（4）的DSP数字处理器内部。

4.根据权利要求1所述的基于DSP正交编码的实时低速检测装置，其特征在于：所述的正交编码模块（3）的四个输出信号与处理器（4）通过内部总线相连接。

5.一种如权利要求1所述的基于DSP正交编码的实时低速检测装置的检测方法，其特征在于：所述的检测方法包括测速流程和故障判断流程；其中测速流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断倍频脉冲AB到来标志是否置位的S101阶段：首先根据倍频脉冲AB标志位是否置位，判断倍频脉冲AB是否出现过跳变；如果判断结果为“是”，说明倍频脉冲AB出现过跳变，则进入下一步；否则，认为没有连接编码器，不执行任何操作，退出流程；

步骤二、判断是否捕获到倍频脉冲AB的S102阶段：首先根据捕获口寄存器标志位判断是否捕获到倍频脉冲AB，如果判断结果为“是”，则进入下一步；否则转跳至S112阶段的入口处，下一步执行S112阶段；

步骤三、读取当前倍频计数器值的S103阶段：读取并保存倍频脉冲计数值N_AB；

步骤四、判断倍频脉冲AB捕获时间是否溢出的S104阶段：判断两个相邻倍频脉冲AB的周期是否溢出，即判断倍频脉冲AB捕获时间间隔是否溢出，如果判断结果为“是”，则转跳至S113阶段的入口处，下一步执行S113阶段；否则进入下一步；

步骤五、保存当前捕获周期及当前时基的S105阶段：保存时基计数值为周期值T_PRD与当前时基值T_n；

步骤六、此次时基减去上次的S106阶段：用此次时基值T_n减去上次时基值T_n^*，得到时基差T_n-T_n^*；

步骤七、保存时基差，这次时基赋值上次的S107阶段：保存时基差，这次时基赋值上次T_n^*，保存此次时基值为下一次调用准备旧值；

步骤八、判断旋转方向是否为反转的S108阶段：根据信号R判断旋转方向是否为反转，如果判断结果为“是”，则进入下一步，否则转跳至S114阶段的入口处，下一步执行S114阶段；

步骤九、反转判断，此次倍频脉冲计数与上次倍频脉冲计数做差的S109阶段：确认为反转后，将此次倍频脉冲计数值N_AB与上次倍频脉冲计数值做差，得到倍频计数值差

步骤十、求出倍频脉冲差，此次倍频脉冲赋值上次的S110阶段：这次倍频计数值赋值上次，保存此次倍频计数值为下一次调用准备旧值

步骤十一、时基差除周期计算出小于1个脉冲的预估角度，根据倍频脉冲计数差、时间角度计算两次调用角度差值求出速度的S111阶段：按照转速计算公式求转速，然后转入故障判断流程，至此测速流程结束；

步骤十二、令倍频脉冲计数值为零的S112阶段：没有捕获倍频脉冲AB，令倍频脉冲计数值为0；然后转跳至S104阶段的入口处，下一步执行S104阶段；

步骤十三、倍频脉冲AB周期值赋最大值的S113阶段：倍频脉冲AB周期溢出后，赋最大值给周期，然后转跳至S106阶段的入口处，下一步执行S106阶段；

步骤十四、正转判断，此次倍频脉冲计数与上次倍频脉冲计数做差的S114阶段：确认为正转后，计算倍频计数值差，然后转跳至S110阶段的入口处，下一步执行S110阶段；

所述的故障判断流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断倍频计数值是否<4倍频数值的S201阶段：首先判断倍频计算值是否小于4倍的编码器脉冲标准值，如果判断结果为“是”，则进入下一步S202阶段；否则转跳至S205阶段的入口处，下一步执行S205阶段；

步骤二、判断Z事件是否触发标志的S202阶段：根据正交编码模块Z事件标志位判断Z脉冲事件是否到来；如果判断结果为“是”，则进入下一步S203阶段；否则转跳至S204阶段的入口处，下一步执行S204阶段；

步骤三、Z干扰变量加1的S203阶段：Z干扰变量加1，即如果S202阶段满足是，则说明Z事件频繁对倍频计数器清零，Z事件有干扰；

步骤四、判断Z>10的S204阶段：判断Z干扰变量是否大于10，如果判断结果为“是”，则转跳至S210阶段的入口处，下一步执行S210阶段，否则进入下一步S205阶段；

步骤五、判断倍频计数值是否>4倍频数值的S205阶段：判断倍频计数值是否大于4倍的编码器脉冲标准值，如果判断结果为“是”，则进入下一步S206阶段；否则说明此次故障判断的结果为无故障，故障判断流程至此结束；

步骤六、判断Z事件是否触发标志的S206阶段：根据正交编码模块Z事件标志位判断Z脉冲信号所引发的Z事件是否到来，如果判断结果为“是”，则进入下一步S207阶段；否则转跳至S208阶段的入口处，下一步执行S208阶段；

步骤七、AB干扰变量加1的S207阶段：AB干扰变量加1，即如果S206阶段满足是，则说明AB脉冲频繁到来；

步骤八、判断AB>10的S208阶段：判断AB干扰变量是否大于10，如果判断结果为“是”，则转跳至S211阶段的入口处，下一步执行S211阶段，否则进入下一步S209阶段；

步骤九、判断倍频计数值是否>4倍频数值10倍的S209阶段：判断倍频计数值是否大于4倍编码器脉冲标准值的10倍，如果判断结果为“是”，说明Z事件开始丢失无法对倍频计数值清零，则转跳至S212阶段的入口处，下一步执行S212阶段；否则故障判断流程至此结束；

步骤十、Z干扰报警的S210阶段：Z干扰变量大于10，Z脉冲干扰报警位置位，故障判断流程至此结束；

步骤十一、AB干扰报警的S211阶段：AB干扰变量大于10，倍频脉冲AB干扰报警位置位，故障判断流程至此结束；

步骤十二、Z缺失报警的S212阶段：置位Z缺失报警位，故障判断流程至此结束。