專利名稱：一體式智能軸角編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于應(yīng)用在伺服控制系統(tǒng)中使用的高精度、高可靠性智能角度傳感器，特別是ー種一體式智能軸角編碼器。
背景技術(shù)：
軸角編碼器是軍用和民用雷達(dá)角伺服系統(tǒng)的重要檢測(cè)元件。它主要完成雷達(dá)天線方位/俯仰角位置的實(shí)時(shí)精確測(cè)量，并兼顧角速度測(cè)量的功能。軸角編碼器總體上可分為光電編碼器和基于旋轉(zhuǎn)變壓器(或自整角機(jī))/數(shù)字變換 器的軸角編碼器ニ類。尤其是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，光電編碼器的制造成本大幅下降，在民用領(lǐng)域應(yīng)用很廣。比如同步電機(jī)尾端的磁極位置檢測(cè)傳感器，國(guó)外進(jìn)ロ的航管雷達(dá)角伺服系統(tǒng)中用的軸角編碼器等，均使用的是光電編碼器。但是，限于光電編碼器的原理，在強(qiáng)振動(dòng)條件下，這類編碼器的故障率較高。這也在客觀上限制了光電編碼器在雷達(dá)裝備上的應(yīng)用。傳統(tǒng)雷達(dá)天線角位置檢測(cè)多采用基于旋轉(zhuǎn)變壓器(或自整角機(jī))/數(shù)字變換器的軸角編碼器方案。以旋轉(zhuǎn)變壓器(或自整角機(jī))同步隨動(dòng)于天線的方位、俯仰運(yùn)動(dòng)，并實(shí)時(shí)送出同步信號(hào)(正、余弦信號(hào))，在ACU分機(jī)(天線控制分機(jī))中進(jìn)行解算、修正。這樣做難免存在元件分散、傳輸線路多、傳輸損耗大等缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用旋轉(zhuǎn)變壓器的一體式智能軸角編碼器，具有全數(shù)字輸出、精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、安裝方便、滿足環(huán)境使用要求并具有故障診斷功倉(cāng)^:。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案為ー種一體式智能軸角編碼器，單通道旋轉(zhuǎn)變壓器固定在法蘭盤(pán)上，外殼固定在該法蘭盤(pán)和支架上，該支架也固定后罩，微處理器模塊和軸角變換模塊固定在支架上，該微處理器模塊和軸角變換模塊通過(guò)連接器棧接，對(duì)外引出的插座固定在后罩上；單通道旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)通過(guò)電纜接入軸角變換模塊，微處理器模塊對(duì)外接ロ信號(hào)通過(guò)電纜連至插座?！N一體式智能軸角編碼器，利用雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器自身的法蘭盤(pán)作為安裝基準(zhǔn)，外殼固定在雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器上，支架也固定后罩，微處理器模塊和軸角變換模塊固定在支架上，該微處理器模塊和軸角變換模塊通過(guò)連接器棧接，對(duì)外引出的插座固定在后罩上；雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)通過(guò)電纜接入軸角變換模塊，微處理器模塊對(duì)外接ロ信號(hào)通過(guò)電纜連至插座。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為(I) 一體式結(jié)構(gòu)、安裝調(diào)試方便；(2 )角度敏感元件采用旋轉(zhuǎn)變壓器，適合在較為惡劣電磁環(huán)境和工作環(huán)境使用；(3)全數(shù)字、智能化、具有CAN現(xiàn)場(chǎng)總線接ロ、差分正北脈沖、差分増量脈沖及BIT功能。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。
圖I是本實(shí)用新型單通道一體式智能軸角編碼器的示意圖。圖2是本實(shí)用新型雙通道一體式智能軸角編碼器的示意圖。圖3是軸角變換模塊及微處理器模塊的構(gòu)造示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型基于旋轉(zhuǎn)變壓器的一體式智能軸角編碼器，按所用旋轉(zhuǎn)變壓器分為單通道和雙通道兩個(gè)型號(hào)，主要由單通道(雙通道)旋轉(zhuǎn)變壓器、軸角變換模塊、微處理器模塊及相關(guān)結(jié)構(gòu)件組成。單通道精度3分，雙通道精度15秒。采用寬壓(18V 36V)直流電源供電，功耗低(單通道小于3W、雙通道小于5W)。電路部分由軸角變換模塊、微處理器模塊完成。軸角變換模塊是基本的功能単元，提供系統(tǒng)所需電源，讀取R/D轉(zhuǎn)換器的角度數(shù)據(jù)并經(jīng)處理后產(chǎn)生差分正北和増量脈沖輸出。微處理器模塊完成絕對(duì)角度讀值、BIT、自動(dòng)修零功能、速度信號(hào)采樣、CAN現(xiàn)場(chǎng)總線接ロ通訊。結(jié)合圖1，本實(shí)用新型單通道一體式智能軸角編碼器，單通道旋轉(zhuǎn)變壓器I固定在法蘭盤(pán)8上，法蘭盤(pán)8是本實(shí)用新型的安裝基準(zhǔn)。外殼2固定在法蘭盤(pán)8和支架5上，支架5也起到固定后罩6的作用，微處理器模塊4和軸角變換模塊3固定在支架5上，微處理器模塊4和軸角變換模塊3通過(guò)連接器棧接，對(duì)外引出的插座7固定在后罩6上。單通道旋轉(zhuǎn)變壓器I信號(hào)通過(guò)電纜接入軸角變換模塊3。微處理器模塊4對(duì)外接ロ信號(hào)通過(guò)電纜連至插座7。結(jié)合圖2，本實(shí)用新型雙通道一體式智能軸角編碼器，利用雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器9自身的法蘭盤(pán)作為安裝基準(zhǔn)，外殼2固定在雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器9上，支架5也起到固定后罩6的作用，微處理器模塊4和軸角變換模塊3固定在支架5上，微處理器模塊4和軸角變換模塊3通過(guò)連接器棧接，對(duì)外引出的插座7固定在后罩6上。雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器9信號(hào)通過(guò)電纜接入軸角變換模塊3。微處理器模塊4對(duì)外接ロ信號(hào)通過(guò)電纜連至插座7。本實(shí)用新型單、雙通道一體式智能軸角編碼器的電路部分由軸角變換模塊3、微處理器模塊4完成，如圖3所示。軸角變換模塊3是基本的功能単元，主要芯片有信號(hào)源(AD2S99)、R/D轉(zhuǎn)換器(AD2S83)、CPLD, DC/DC變換器。DC/DC變換器產(chǎn)生工作所需低壓電源，信號(hào)源產(chǎn)生2K/2V(RMS)正弦波勵(lì)磁信號(hào)，CPLD讀取R/D轉(zhuǎn)換器的角度數(shù)據(jù)，單通道旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生14位角度數(shù)據(jù)。雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器需要2片AD2S83分別產(chǎn)生粗精機(jī)數(shù)據(jù)，經(jīng)CPLD粗精組合后產(chǎn)生18位角度數(shù)據(jù)。絕對(duì)角度數(shù)據(jù)經(jīng)CPLD處理后產(chǎn)生所需脈寬的正北和増量脈沖信號(hào)輸出。微處理器模塊4采用C8051F040單片機(jī)。主要完成功能包括 從CPLD讀取絕對(duì)角度值；故障診斷；通過(guò)CAN總線接收零位數(shù)據(jù)并完成自動(dòng)修零功能；速度信號(hào)采樣；CAN接ロ通訊；對(duì)外接ロ光耦隔離輸出。通過(guò)CAN總線可以獲得絕對(duì)角度值、速度值、故障碼、CPU溫度等數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種一體式智能軸角編碼器，其特征在于單通道旋轉(zhuǎn)變壓器(I)固定在法蘭盤(pán)(8)上，外殼(2)固定在該法蘭盤(pán)(8)和支架(5)上，該支架(5)也固定后罩(6)，微處理器模塊(4)和軸角變換模塊(3)固定在支架(5)上，該微處理器模塊(4)和軸角變換模塊(3)通過(guò)連接器棧接，對(duì)外引出的插座(7 )固定在后罩(6 )上；單通道旋轉(zhuǎn)變壓器(I)信號(hào)通過(guò)電纜接入軸角變換模塊(3)，微處理器模塊(4)對(duì)外接口信號(hào)通過(guò)電纜連至插座(7)。
2.—種一體式智能軸角編碼器，其特征在于利用雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器(9)自身的法蘭盤(pán)作為安裝基準(zhǔn)，外殼(2)固定在雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器(9)上，支架(5)也固定后罩(6)，微處理器模塊(4 )和軸角變換模塊(3 )固定在支架(5 )上，該微處理器模塊(4 )和軸角變換模塊(3)通過(guò)連接器棧接，對(duì)外引出的插座(7)固定在后罩(6)上；雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器(9)信號(hào)通過(guò)電纜接入軸角變換模塊(3)，微處理器模塊(4)對(duì)外接口信號(hào)通過(guò)電纜連至插座(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一體式智能軸角編碼器，其特征在于軸角變換模塊(3)和微處理器模塊(4)構(gòu)成電路部分，所述的軸角變換模塊(3)包括信號(hào)源、R/D轉(zhuǎn)換器、CPLD、DC/DC變換器，該DC/DC變換器產(chǎn)生工作所需低壓電源，信號(hào)源產(chǎn)生正弦波勵(lì)磁信號(hào)，CPLD讀取R/D轉(zhuǎn)換器的角度數(shù)據(jù)，單通道旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生14位角度數(shù)據(jù)，雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器需要2片R/D轉(zhuǎn)換器分別產(chǎn)生粗精機(jī)數(shù)據(jù)，經(jīng)CPLD粗精組合后產(chǎn)生18位角度數(shù)據(jù)，絕對(duì)角度數(shù)據(jù)經(jīng)CPLD處理后產(chǎn)生所需脈寬的正北和增量脈沖信號(hào)輸出；所述的微處理器模塊(4)采用單片機(jī)，從CPLD讀取絕對(duì)角度值、故障診斷；通過(guò)CAN總線接收零位數(shù)據(jù)并完成自動(dòng)修零功能、速度信號(hào)采樣、CAN接口通訊，對(duì)外接口光耦隔離輸出；通過(guò)CAN總線獲得絕對(duì)角度值、速度值、故障碼、CPU溫度數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種一體式智能軸角編碼器。該編碼器的單、雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器固定在法蘭盤(pán)上，外殼固定在該法蘭盤(pán)和支架上，該支架也固定后罩，微處理器模塊和軸角變換模塊固定在支架上，該微處理器模塊和軸角變換模塊通過(guò)連接器棧接，對(duì)外引出的插座固定在后罩上；單通道旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)通過(guò)電纜接入軸角變換模塊，微處理器模塊對(duì)外接口信號(hào)通過(guò)電纜連至插座。本實(shí)用新型一體式結(jié)構(gòu)、安裝調(diào)試方便；角度敏感元件采用旋轉(zhuǎn)變壓器，適合在較為惡劣電磁環(huán)境和工作環(huán)境使用；全數(shù)字、智能化、具有CAN現(xiàn)場(chǎng)總線接口、差分正北脈沖、差分增量脈沖及BIT功能。
文檔編號(hào)G01D5/244GK202403696SQ201120558758
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者吳冰, 王成, 黃建國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十四研究所