[发明专利]一种无刷无位置陀螺电机反电势信号模拟装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于仪器仪表及自动化检测设备领域，涉及一种无刷无位置陀螺电机反电势信号模拟装置及方法。

背景技术

在高精度陀螺仪中，通常采用无位置传感器永磁无刷直流电动机作为驱动电机。陀螺电机包括电机本体与控制电路两部分，控制电路是陀螺电机的关键部分；传统的直流力矩电机中转子位置传感器使电机的结构变得复杂，因此，在无刷无位置陀螺电机中，应用了无转子位置传感器控制的技术，利用反电势检测电路取代传感器，以提高电路和控制复杂性来降低电机的复杂性。同时，为满足陀螺电机对转速稳定度的特殊要求，在控制电路中还应用了锁相环技术。

电机本体与控制电路成闭环控制，各种信号也相互影响，出现故障时，故障定位比较困难。目前该设备在检测过程中只能判断陀螺电机能否启动、转速是否稳定，但故障定位不具体，无法判断是电机本体故障还是控制电路故障。一旦出现故障，需购置完好的陀螺电机用于检测维修，但成本较高，同时控制电路性能无法测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种无刷无位置陀螺电机反电势信号模拟装置及方法，解决陀螺电机检测手段匮乏、故障定位困难等问题，实现了对陀螺电机控制电路故障的快速检测与精确定位，集成化程度高，可扩展性强。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种无刷无位置陀螺电机反电势信号模拟装置，包括主控模块、反电势信号产生电路、鉴相电路、频率转换电路、电流监测电路、人机交互模块及控制电路；

所述人机交互模块，其用于向主控模块发送操作指令，还用于显示主控模块发送的处理后的检测信息；

所述主控模块，其用于根据接收的人机交互模块发送的操作指令产生控制信号，并将控制信号发送给反电势信号产生电路，还用于获取鉴相电路、频率转换电路与电流监测电路的检测信息，并进行处理，将处理后的检测信息发送给人机交互模块；

所述反电势信号产生电路，其用于根据接收到的控制信号产生反电势模拟信号，并将反电势模拟信号发送给所述控制电路；

所述控制电路，其用于将接收到所述反电势模拟信号作为替代电机本体产生的反电势信号，并根据反电势信号的变化输出脉宽可调的电机驱动信号，再送至反电势信号产生电路，形成闭环，以模拟无刷无位置电机驱动控制过程；

所述鉴相电路，其用于采集控制电路转速反馈和基准频率之间相位差脉冲信号，并根据解调控制电路中跟踪收敛时间和扰动回复时间，从而生成对所述控制电路稳速控制精度检测信息发送主控模块；

所述频率转换电路，其用于采集所述控制电路中的反电势模拟信号频率，将反电势模拟信号频率转化为电机本体转速，并生成电机本体的转速稳定度检测信息发送给主控模块；

所述电流监测电路，其用于根据所述控制电路中电机本体绕组电流，通过对电流的跑和非线性进行分析，从而生成控制电路中对外同步控制性能检测信息发送主控模块。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述主控模块包括第一信号接收单元、第一信号生成单元、第一信号发送单元、第二信号接收单元、信号处理单元与第二信号发送单元；

所述第一信号接收单元，其用于接收人机交互模块发送的操作指令，并将操作指令发送给第一信号生成单元；

所述第一信号生成单元，其用于根据接收到的操作指令生成相应的控制信号，并将控制信号发送给第一信号发送单元；

所述第一信号发送单元，其用于发送控制信号给反电势信号产生电路；

所述第二信号接收单元，其用于采集所述鉴相电路、频率转换电路与电流监测电路发送的检测信息，并将检测信息发送信号处理单元；

所述信号处理单元，其用于处理所述鉴相电路、频率转换电路与电流监测电路发的检测信息，生成相应的检测结果发送给第二信号发送单元；

所述第二信号发送单元，其用于向人机交互模块发送检测结果。

进一步，所述人机交互模块包括指令生成单元与显示单元；

所述指令生成单元，其用于根据用户指令生成相应的操作指令；

所述显示单元，其用于显示接收到处理后的检测结果。

进一步，所述主控模块为ARM主控模块。

进一步，所述ARM主控模块为STM32F103C8T6C处理器。

进一步，所述人机交互模块包括指令生成单元与显示单元；

所述指令生成单元，其用于根据用户指令生成相应的操作指令；

所述显示单元，其用于显示接收到处理后的检测结果。