本發(fā)明屬于高精度測(cè)角系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種絕對(duì)式感應(yīng)同步器復(fù)合測(cè)角系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前高精度測(cè)角系統(tǒng)中采用的角位置傳感器主要有光電編碼器和增量式感應(yīng)同步器等角位置傳感器。光電編碼器具有較高的精度，輸出為數(shù)字形式，工作原理簡(jiǎn)單，但是存在連軸節(jié)，對(duì)軸系精度要求高，不易安裝調(diào)試、易受到電氣干擾等缺點(diǎn)。而增量式感應(yīng)同步器雖具有高精度、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)法輸出絕對(duì)位置信息，上電后需要尋零過(guò)程，使用不方便。因此現(xiàn)有的測(cè)角系統(tǒng)無(wú)法同時(shí)滿足高精度、抗干擾、絕對(duì)角位置輸出的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高精度、抗干擾、高實(shí)時(shí)性、絕對(duì)角位置輸出的測(cè)角系統(tǒng)。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種絕對(duì)式感應(yīng)同步器復(fù)合測(cè)角系統(tǒng)，所述絕對(duì)式感應(yīng)同步器復(fù)合測(cè)角系統(tǒng)與感應(yīng)同步器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述感應(yīng)同步器為雙通道的感應(yīng)同步器，包括粗通道和精通道；感應(yīng)同步器的粗通道的角度測(cè)量值簡(jiǎn)稱為粗測(cè)軸角，作為合成軸角的整數(shù)部分，感應(yīng)同步器的精通道的角度測(cè)量值簡(jiǎn)稱精測(cè)軸角，作為合成軸角的小數(shù)部分；

所述絕對(duì)式感應(yīng)同步器復(fù)合測(cè)角系統(tǒng)包括：前置放大模塊、帶通濾波模塊、軸角解算模塊、粗精通道數(shù)據(jù)組合模塊；

其中，所述前置放大模塊用于對(duì)感應(yīng)同步器反饋的毫伏級(jí)信號(hào)形式的粗通道的角度測(cè)量值以及精通道的角度測(cè)量值進(jìn)行放大；

所述帶通濾波模塊設(shè)置于前置放大模塊后端，用于濾除放大后信號(hào)中噪聲干擾，提高信噪比，濾波器中心頻率設(shè)為10KHz；

所述軸角解算模塊用于將濾波的模擬信號(hào)形式的粗通道的角度測(cè)量值以及精通道的角度測(cè)量值解算為角度數(shù)字信號(hào)輸出；該角度數(shù)字信號(hào)包括數(shù)字信號(hào)形式的粗通道的角度測(cè)量值以及精通道的角度測(cè)量值；

粗精通道角度數(shù)據(jù)組合模塊用于對(duì)數(shù)字信號(hào)形式的粗通道的角度測(cè)量值以及精通道的角度測(cè)量值進(jìn)行組合并修正；其中，

假設(shè)角度數(shù)據(jù)的真值為a.b，其中a表示1°以上的角度值，b表示0.1°位的值；設(shè)感應(yīng)同步器粗通道在0.1°位的測(cè)角誤差為Δ，則粗測(cè)角度為：

整數(shù)值0.1°位值

其中，為感應(yīng)同步器粗通道測(cè)量得到的整數(shù)角度值；

為感應(yīng)同步器精通道測(cè)量得到的0.1°位值；

設(shè)感應(yīng)同步器精通道測(cè)得的0.1°位的值為則粗、精組合所要解決的問(wèn)題就是，利用測(cè)量值和區(qū)分三種情況以求得a；

由于感應(yīng)同步器精通道的測(cè)角精度很高，因此認(rèn)為

將式(1)0.1°位值減得

如設(shè)粗通道的測(cè)角誤差界為ε，即

|Δ|<ε (3)

則式(2)差值的取值范圍為：

為區(qū)分這三種情況，上述式(3’)中Δ-10、Δ、Δ+10范圍值不能重疊；

由此得到粗通道的測(cè)角誤差界的范圍為

ε<5 (4)

即如要得到正確的粗、精組合，則需粗通道的測(cè)角誤差的絕對(duì)值小于0.5°；考慮到Δ取整值，故這個(gè)誤差界限定為ε＝4，對(duì)應(yīng)粗通道的測(cè)角誤差的絕對(duì)值為0.4°；

以上就是粗精通道數(shù)據(jù)組合的基本思路，即利用粗通道、精通道在0.1°位的值的差來(lái)判斷是否有1°位的錯(cuò)誤借位或進(jìn)位并對(duì)其進(jìn)行修正，其具體修正方法如下：

設(shè)雙通道測(cè)角系統(tǒng)中，粗通道的測(cè)角誤差不大于0.4°，則比較粗通道、精通道的0.1°位值，若：

①差值的絕對(duì)值不大于4，則說(shuō)明粗測(cè)通道沒(méi)有1°位的錯(cuò)誤借位或進(jìn)位，所得到1°位的值是真值，不必修正；

②差值大于等于6，則說(shuō)明粗通道有1°位的誤借位，需將其所得的1°位的值加1以得到真值；

③差值小于-6，則說(shuō)明粗通道有1°位的誤進(jìn)位，需將其所得的1°位的值減1以得到真值；

④設(shè)定差值絕對(duì)值為5的情況不存在；

上述內(nèi)容以公式形式展示如下：

(三)有益效果

本發(fā)明通過(guò)使用軸角轉(zhuǎn)換芯片與雙通道的感應(yīng)同步器共同組成新型的絕對(duì)式測(cè)角系統(tǒng)；仿照螺旋測(cè)微器(千分尺)的原理，感應(yīng)同步器的粗通道的測(cè)量值簡(jiǎn)稱為粗測(cè)軸角，作為合成軸角的整數(shù)部分，感應(yīng)同步器的精通道的測(cè)量值簡(jiǎn)稱精測(cè)軸角，作為合成軸角的小數(shù)部分，從而提高了整個(gè)測(cè)角系統(tǒng)的精度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)測(cè)角精度可達(dá)±2角秒，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單；

(2)上電即可輸出絕對(duì)位置信息，使用方便；

(3)在惡劣環(huán)境下仍能可靠使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明測(cè)角系統(tǒng)案組成示意圖。

圖2為的取值范圍，

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種絕對(duì)式感應(yīng)同步器復(fù)合測(cè)角系統(tǒng)，如圖1所示，所述絕對(duì)式感應(yīng)同步器復(fù)合測(cè)角系統(tǒng)與感應(yīng)同步器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述感應(yīng)同步器為雙通道的感應(yīng)同步器，包括粗通道和精通道；感應(yīng)同步器的粗通道的測(cè)量值簡(jiǎn)稱為粗測(cè)軸角，作為合成軸角的整數(shù)部分，感應(yīng)同步器的精通道的測(cè)量值簡(jiǎn)稱精測(cè)軸角，作為合成軸角的小數(shù)部分；

所述絕對(duì)式感應(yīng)同步器復(fù)合測(cè)角系統(tǒng)包括：前置放大模塊、帶通濾波模塊、軸角解算模塊、粗精通道數(shù)據(jù)組合模塊；

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：通過(guò)使用軸角轉(zhuǎn)換芯片(優(yōu)選AD2S1210、AD2S83)與雙通道的感應(yīng)同步器共同組成新型的絕對(duì)式測(cè)角系統(tǒng)；仿照螺旋測(cè)微器(千分尺)的原理，感應(yīng)同步器的粗通道的測(cè)量值簡(jiǎn)稱為粗測(cè)軸角，作為合成軸角的整數(shù)部分，感應(yīng)同步器的精通道的測(cè)量值簡(jiǎn)稱精測(cè)軸角，作為合成軸角的小數(shù)部分，從而提高了整個(gè)測(cè)角系統(tǒng)的精度。

其中，所述前置放大模塊用于對(duì)感應(yīng)同步器反饋的毫伏級(jí)信號(hào)進(jìn)行放大，方案采用兩級(jí)放大方式，放大器優(yōu)選儀表放大器INA2128；

所述帶通濾波模塊設(shè)置于前置放大模塊后端，用于濾除噪聲干擾，提高信噪比，濾波器中心頻率設(shè)為10KHz；

所述軸角解算模塊用于將感應(yīng)同步器反饋的模擬信號(hào)解算為角度數(shù)字信號(hào)輸出，其中粗通道軸角解算芯片優(yōu)選AD2S83，精通道優(yōu)選AD2S1210；

粗精通道角度數(shù)據(jù)組合模塊

設(shè)角度的真值為a.b，其中a表示1°以上的角度值，b表示0.1°位的值；設(shè)感應(yīng)同步器粗通道在0.1°位的測(cè)角誤差為Δ，則粗測(cè)角度為：

整數(shù)值0.1°位值

其中，為感應(yīng)同步器粗通道測(cè)量得到的整數(shù)角度值；

為感應(yīng)同步器精通道測(cè)量得到的0.1°位值；

設(shè)感應(yīng)同步器精通道測(cè)得的0.1°位的值為則粗、精組合所要解決的問(wèn)題就是，利用測(cè)量值和區(qū)分3種情況以求得a；

一般來(lái)說(shuō)，感應(yīng)同步器精通道的測(cè)角精度很高，因此通?？烧J(rèn)為將式(1)0.1°位值減得

如設(shè)粗通道的測(cè)角誤差界為ε，即

|Δ|<ε (3)

則式(2)差值的取值范圍如圖2所示，為：

為區(qū)分這三種情況，上述式(3’)中Δ-10、Δ、Δ+10范圍值不能重疊，即圖2中3個(gè)陰影區(qū)域不能重疊；

由此得到粗通道的測(cè)角誤差界的范圍為

ε<5 (4)

即如要得到正確的粗、精組合，則需粗通道的測(cè)角誤差的絕對(duì)值小于0.5°；考慮到Δ取整值，故這個(gè)誤差界限通常定為ε＝4，對(duì)應(yīng)粗通道的測(cè)角誤差的絕對(duì)值為0.4°；

以上就是粗精通道數(shù)據(jù)組合的基本思路，即利用粗通道、精通道在0.1°位的值的差來(lái)判斷是否有1°位的錯(cuò)誤借位或進(jìn)位并對(duì)其進(jìn)行修正，其具體修正方法如下：

設(shè)雙通道測(cè)角系統(tǒng)中，粗通道的測(cè)角誤差不大于0.4°，則比較粗通道、精通道的0.1°位值，若：

①差值的絕對(duì)值不大于4，則說(shuō)明粗測(cè)通道沒(méi)有1°位的錯(cuò)誤借位或進(jìn)位，所得到1°位的值是真值，不必修正；

②差值大于等于6，則說(shuō)明粗通道有1°位的誤借位，需將其所得的1°位的值加1以得到真值；

③差值小于-6，則說(shuō)明粗通道有1°位的誤進(jìn)位，需將其所得的1°位的值減1以得到真值；

④設(shè)定差值絕對(duì)值為5的情況不存在；

上述內(nèi)容以公式形式展示如下：

該過(guò)程可在單片機(jī)、DSP或FPGA中實(shí)現(xiàn)。

下面結(jié)合具體實(shí)施例說(shuō)明。

實(shí)施例

本實(shí)施例中，絕對(duì)式測(cè)角過(guò)程如下：

(1)用圖1設(shè)計(jì)的測(cè)角電路獲得感應(yīng)同步器粗通道、精通道角位置分量輸出

(2)按照公式(5)計(jì)算整數(shù)部分角度真值a；

(3)得到正確的角度真值

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。