本發(fā)明專利技術(shù)的正交正、余弦軸角編碼器信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊、區(qū)間判別電路和編碼器。該電路能夠?qū)⒕幋a器輸出的正交正、余弦波軸角信號(hào)值轉(zhuǎn)換為可以用于計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速、位置的脈沖列信號(hào)。單片機(jī)模塊根據(jù)編碼器的信號(hào)幅值和區(qū)間判別電路輸出的信號(hào)，計(jì)算角度值，如果計(jì)算出來的角度值位于方波脈沖信號(hào)周期前半部分，則輸出高電平，相反位于后半周期則輸出低電平，從而形成和正、余弦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的正交脈沖列。角度的計(jì)算采用在誤差允許范圍內(nèi)的直線線性函數(shù)近似法計(jì)算。本電路適用于伺服系統(tǒng)的電機(jī)運(yùn)行速度和位置信息反饋和采集，具有占用的計(jì)算資源少，硬件成本低，檢測(cè)和轉(zhuǎn)換速度快、精度高的特點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種正交正、余弦軸角編碼器信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路，屬于伺服電機(jī)控制
技術(shù)介紹
伺服系統(tǒng)又稱為隨動(dòng)系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子以及轉(zhuǎn)子和定子的相對(duì)位置及其變化，轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)精度決定了伺服電動(dòng)機(jī)控制性能。近年來，正、余弦波信號(hào)編碼器以其成本相對(duì)低廉且能取得高精度的速度和位置檢測(cè)精度的優(yōu)勢(shì)在高精度伺服系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸增多。通常情況下，該類編碼器的信號(hào)通過光學(xué)狹縫或采用霍爾磁元件得到，其原始信號(hào)是轉(zhuǎn)子角位置的正、余弦函數(shù)，正、余弦之間相位差90度，通過使用脈沖計(jì)數(shù)器測(cè)量正弦或余弦波數(shù)量得到角度值，但是電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈只能獲得和正弦波波數(shù)相等的脈沖數(shù)，因而檢測(cè)精度較低。為提高正弦信號(hào)編碼器的速度和位置檢測(cè)精度，使其適合應(yīng)用于高性能伺服系統(tǒng)，許多檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路和方法得以應(yīng)用，但一般以DSP、FPGA為控制核心，外圍還需配置較大存儲(chǔ)單元，硬件成本高，計(jì)算量大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種適用于伺服系統(tǒng)、價(jià)格低廉、性價(jià)比高、檢測(cè)和轉(zhuǎn)換速度快、精度高的正交正、余弦軸角編碼器信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路。本專利技術(shù)的正交正、余弦軸角編碼器信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路，包括單片機(jī)模塊、區(qū)間判別電路和編碼器；區(qū)間判別電路由正弦信號(hào)區(qū)間判別電路和余弦信號(hào)區(qū)間判別電路組成，編碼器輸出的正弦信號(hào)分別與單片機(jī)模塊的第一輸入輸出I/o 口和正弦信號(hào)區(qū)間判別電路的信號(hào)輸入端相連，編碼器輸出的余弦信號(hào)分別與單片機(jī)模塊的第二輸入輸出I/o 口和余弦信號(hào)區(qū)間判別電路的信號(hào)輸入端相連；正弦信號(hào)區(qū)間判別電路輸出的區(qū)間信號(hào)與單片機(jī)模塊的第三輸入輸出I/o 口相連，余弦信號(hào)區(qū)間判別電路輸出的區(qū)間信號(hào)與單片機(jī)模塊的第四輸入輸出I/o 口相連，單片機(jī)模塊的第五輸入輸出I/O 口為正交脈沖列的輸出端;上述的正弦信號(hào)區(qū)間判別電路包括第一運(yùn)算放大芯片、第一電壓比較芯片及相應(yīng)的外圍元件；第一運(yùn)算放大芯片的2腳與電阻R1、電阻R2和電阻RlOl的一端共連，第一運(yùn)算放大芯片的3腳與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端與電容Cl的一端相連并接地，電容Cl的另一端與電阻Rl的另一端相連，該連接點(diǎn)為正弦信號(hào)區(qū)間判別電路的信號(hào)輸入端；電阻RlOl的另一端連接直流偏置電壓VB，電阻R2另一端與第一運(yùn)算放大芯片的I腳以及二極管Dl的正極、二極管D2的負(fù)極、電阻R7的一端、電阻R14和電阻R9的一端共相連，第一運(yùn)算放大芯片的4、11腳分別連至+15V、-15V電壓，二極管Dl的負(fù)極與電阻R8的一端和直流電壓VCC相連，二極管D2的正極和地相連，電阻R8的另一端與電阻R12的一端及第一電壓比較芯片的7腳相連，電阻R12的另一端與電阻Rll的一端及第一電壓比較芯片的5腳相連，電阻Rll的另一端與電阻R13的一端及第一電壓比較芯片的9腳相連，電阻R13、的另一端和地相連，電阻R7的另一端與第一電壓比較芯片的6腳和電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與二極管D3的正極相連，二極管D3的負(fù)極與第一電壓比較芯片的I腳、電阻R5的一端及電阻R6的一端相連，電阻R5的另一端連至+15V電壓，電阻R6的另一端與二極管D5的正極及二極管D4的負(fù)極相連，該連接點(diǎn)與單片機(jī)模塊的第三輸入輸出I/O 口相連；電阻R9的另一端與第一電壓比較芯片的4腳和電阻R15的一端相連，電阻R15的另一端與二極管D6的正極相連，二極管D6的負(fù)極與第一電壓比較芯片的2腳、電阻R16的一端及電阻R17的一端相連，電阻R16的另一端連至+15V電壓，電阻R17的另一端與二極管D7的正極及二極管D8的負(fù)極相連，該連接點(diǎn)與單片機(jī)模塊的第三輸入輸出I/O 口相連；電阻R14的另一端與第 一電壓比較芯片的8腳和電阻RlO的一端相連，電阻RlO的另一端與二極管D9的正極相連，二極管D9的負(fù)極與第一電壓比較芯片的14腳、電阻R18的一端及電阻R19的一端相連，電阻R18的另一端連至+15V電壓，電阻R19的另一端與二極管DlO的正極及二極管Dll的負(fù)極相連，該連接點(diǎn)與單片機(jī)模塊的第三輸入輸出I/O 口相連；第一電壓比較芯片的3、12腳分別連至+15V、-15V電壓；上述的余弦信號(hào)區(qū)間判別電路包括第二運(yùn)算放大芯片、第二電壓比較芯片及相應(yīng)的外圍元件；第二運(yùn)算放大芯片的2腳與電阻Rl'、電阻R2'和電阻RlOl'的一端共連，第二運(yùn)算放大芯片的3腳與電阻R3'的一端相連，電阻R3'的另一端與電容Cl'的一端相連并接地，電容Cl'的另一端與電阻Rl'的另一端相連，該連接點(diǎn)為余弦信號(hào)區(qū)間判別電路的信號(hào)輸入端；電阻RlOl'的另一端連接直流偏置電壓VB，電阻R2'另一端與第二運(yùn)算放大芯片的I腳以及二極管Dl'的正極、二極管D2'的負(fù)極、電阻R7'的一端、電阻R14'和電阻R9 '的一端共相連，第二運(yùn)算放大芯片的4、11腳分別連至+15V、-15V電壓，二極管Dl'的負(fù)極與電阻R8'的一端和直流電壓VCC相連，二極管D2'的正極和地相連，電阻R8'的另一端與電阻R12'的一端及第二電壓比較芯片的7腳相連，電阻R12'的另一端與電阻Rll'的一端及第二電壓比較芯片的5腳相連，電阻Rll'的另一端與電阻R13'的一端及第二電壓比較芯片的9腳相連，電阻R13'的另一端和地相連，電阻R7'的另一端與第二電壓比較芯片的6腳和電阻R4'的一端相連，電阻R4'的另一端與二極管D3'的正極相連，二極管D3'的負(fù)極與第二電壓比較芯片的I腳、電阻R5'的一端及電阻R6'的一端相連，電阻R5'的另一端連至+15V電壓，電阻R6'的另一端與二極管D5'的正極及二極管D4'的負(fù)極相連，該連接點(diǎn)與單片機(jī)模塊的第四輸入輸出I/O 口相連；電阻R9'的另一端與第二電壓比較芯片的4腳和電阻R15'的一端相連，電阻R15'的另一端與二極管D6'的正極相連，二極管D6'的負(fù)極與第二電壓比較芯片的2腳、電阻R16'的一端及電阻R17'的一端相連，電阻R16'的另一端連至+15V電壓，電阻R17'的另一端與二極管D7'的正極及二極管D8'的負(fù)極相連，該連接點(diǎn)與單片機(jī)模塊的第四輸入輸出I/O 口相連；電阻R14'的另一端與第二電壓比較芯片的8腳和電阻RlO'的一端相連，電阻RlO'的另一端與二極管D9'的正極相連，二極管D9'的負(fù)極與第二電壓比較芯片的14腳、電阻R18'的一端及電阻R19'的一端相連，電阻R18'的另一端連至+15V電壓，電阻R19'的另一端與二極管DlO'的正極及二極管Dll'的負(fù)極相連，該連接點(diǎn)與單片機(jī)模塊的第四輸入輸出I/O 口相連；第二電壓比較芯片的3、12腳分別連至+15￥、-15￥電壓。本專利技術(shù)中的區(qū)間判別電路是將正、余弦波信號(hào)放大和調(diào)整后，按每個(gè)區(qū)間的角度寬度n/4將每個(gè)正、余弦波周期分為8個(gè)區(qū)間，并輸出可用于判別區(qū)間的高低電平信號(hào)。單片機(jī)模塊將寬度為η/4的區(qū)間分為N等分(N是一個(gè)正整數(shù)，每個(gè)等分為一個(gè)方波脈沖信號(hào)周期)，再根據(jù)編碼器的信號(hào)幅值和區(qū)間判別電路輸出的信號(hào)，計(jì)算相應(yīng)的角度值。如果計(jì)算出來的角度值位于方波脈沖信號(hào)周期前半部分，則輸出高電平，相反后位于半周期則輸出低電平，從而形成和正、余弦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的脈沖列。角度的計(jì)算采用在誤差允許范圍內(nèi)的直線線性函數(shù)近似法。本專利技術(shù)有益效果在于 本專利技術(shù)的正交正、余弦軸角編碼器信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換電路硬件成本低，占用計(jì)算資源少本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈建新，紀(jì)科輝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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