本實(shí)用新型涉及一種角度檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種時(shí)柵軸角檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在工業(yè)控制中，對(duì)于旋轉(zhuǎn)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測并完成對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備的控制極為重要，現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于旋轉(zhuǎn)設(shè)備的軸角檢測存在如下缺陷：首先，現(xiàn)有的軸角檢測設(shè)備普遍存在檢測精度差的問題，從而為最終的系統(tǒng)控制不準(zhǔn)確，影響生產(chǎn)；其次，軸角檢測設(shè)備存在穩(wěn)定性、可靠性差，從而影響旋轉(zhuǎn)設(shè)備的控制。

因此，需要提出一種新的軸角檢測設(shè)備，能夠有效提高檢測精度，而且能夠有效提高可靠性和穩(wěn)定性，從而準(zhǔn)確控制被控設(shè)備，利于工業(yè)生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種時(shí)柵軸角檢測系統(tǒng)，能夠有效提高檢測精度，而且能夠有效提高可靠性和穩(wěn)定性，從而準(zhǔn)確控制被控設(shè)備，利于工業(yè)生產(chǎn)。

本實(shí)用新型提供的一種時(shí)柵軸角檢測系統(tǒng)，包括時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器、控制單元、激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元、感應(yīng)信號(hào)輸入單元以及輸出單元；

所述控制單元與激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元連接，所述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元的輸出端與時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵(lì)線圈連接，所述感應(yīng)信號(hào)輸入單元的輸入端與時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器的感應(yīng)線圈連接，感應(yīng)信號(hào)輸入單元的輸出端與控制單元連接，所述控制單元與輸出單元連接。

進(jìn)一步，所述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元包括信號(hào)發(fā)生器、DAC轉(zhuǎn)換電路以及功率放大電路，所述信號(hào)發(fā)生器包括四個(gè)信號(hào)輸出口和一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)輸出口，所述信號(hào)發(fā)生器的正弦信號(hào)輸出口與DAC轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述DAC轉(zhuǎn)換電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，所述功率放大電路的輸出端與時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵(lì)線圈連接。

進(jìn)一步，所述感應(yīng)信號(hào)輸入單元包括放大濾波電路和整形電路，所述放大濾波電路的輸入端與時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器的感應(yīng)線圈連接，放大濾波電路的輸出端與整形電路的輸入端連接，整形電路的輸出端與控制單元連接。

進(jìn)一步，所述控制單元包括時(shí)鐘鎖相環(huán)電路、角度值轉(zhuǎn)換電路以及相位檢測電路，所述相位檢測電路的輸入端分別于信號(hào)發(fā)生器的基準(zhǔn)信號(hào)輸出口和整形電路的輸出端連接，所述相位檢測電路還與時(shí)鐘鎖相環(huán)電路連接，所述角度轉(zhuǎn)換電路的輸入端與相位檢測電路的輸出端連接，所述角度轉(zhuǎn)換電路的控制端與時(shí)鐘鎖相環(huán)電路連接，所述角度轉(zhuǎn)換電路的輸出端與輸出單元連接。

進(jìn)一步，所述輸出單元包括并行轉(zhuǎn)串行電路、SSI協(xié)議控制電路、SSI輸出接口、RS422協(xié)議控制電路以及RS422輸出接口；

所述并行轉(zhuǎn)串行電路的輸入端與角度轉(zhuǎn)換電路輸出端連接，所述并行轉(zhuǎn)串行電路的輸出端分別與SSI協(xié)議控制電路和RS422協(xié)議控制電路的輸入端連接，所述SSI協(xié)議控制電路的輸出端與SSI輸出接口連接，RS422協(xié)議控制電路的輸出端與RS422輸出接口連接。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用性的時(shí)柵軸角檢測系統(tǒng)，能夠有效提高檢測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，并且大大提高對(duì)于軸角的檢測精度，從而利于工業(yè)控制，并且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，并且利于集成化，小型化。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的信號(hào)發(fā)生器輸出的波形圖。

圖3為本實(shí)用新型的時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器輸出感應(yīng)信號(hào)和整形后信號(hào)波形圖。

圖4為本實(shí)用新型的相位檢測模塊比相信號(hào)波形圖。

圖5為本實(shí)用新型的時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)用新型提供的一種時(shí)柵軸角檢測系統(tǒng)，包括時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器、控制單元、激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元、感應(yīng)信號(hào)輸入單元以及輸出單元；

所述控制單元與激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元連接，所述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元的輸出端與時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵(lì)線圈連接，所述感應(yīng)信號(hào)輸入單元的輸入端與時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器的感應(yīng)線圈連接，感應(yīng)信號(hào)輸入單元的輸出端與控制單元連接，所述控制單元與輸出單元連接，通過上述結(jié)構(gòu)，能夠有效提高檢測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，并且大大提高對(duì)于軸角的檢測精度，從而利于工業(yè)控制，并且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，并且利于集成化，小型化；其中，時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器采用基于時(shí)柵原理的電場式傳感器，包括定子和轉(zhuǎn)子，其中，定子上設(shè)有激勵(lì)線圈，轉(zhuǎn)子上設(shè)置有感應(yīng)線圈，其中感應(yīng)線圈具有兩組，單對(duì)極感應(yīng)線圈以及多對(duì)極感應(yīng)線圈，多對(duì)極感應(yīng)線圈采用32對(duì)極感應(yīng)圈。

其中，時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器即時(shí)柵軸角位移傳感器，所述增量式角位移傳感器包括定子(1,1a)和轉(zhuǎn)子(2,2a)，所述轉(zhuǎn)子(2,2a)同軸設(shè)置于定子(1,1a)內(nèi)，所述定子(1,1a)上繞制有兩組激勵(lì)繞組(3,3a)和一組感應(yīng)繞組4，所述定子(1,1a)和轉(zhuǎn)子(2,2a)間具有間隙；其中，兩組激勵(lì)繞組輸入信號(hào)相位相差90°也就是說激勵(lì)繞組一組為正弦激勵(lì)繞組，另一組為余弦激勵(lì)繞組，如圖1所示，圖1實(shí)際為本實(shí)用新型的軸向剖視示意圖，定子1和轉(zhuǎn)子2組成一個(gè)增量式時(shí)柵角位移傳感器，定子1a和轉(zhuǎn)子2a組成一個(gè)增量式時(shí)柵角位移傳感器；

正弦激勵(lì)繞組和余弦接繞組工作時(shí)輸入相位相差90°且頻率相同的激勵(lì)信號(hào)，兩個(gè)增量式時(shí)柵角位移傳感器的感應(yīng)繞組感應(yīng)出兩個(gè)電壓信號(hào)，該兩個(gè)電壓信號(hào)之差包含了被檢測的絕對(duì)角度位置信息；其中，所述定子(1,1a)設(shè)置有定子齒5，所述激勵(lì)繞組(3,3a)和感應(yīng)繞組4均設(shè)置于定子齒5，所述兩個(gè)激勵(lì)繞組(3,3a)為間隔反向串接結(jié)構(gòu)，所述感應(yīng)繞組4為逐齒反向串接結(jié)構(gòu)，如圖5所示，激勵(lì)繞組在繞制過程中為跨兩個(gè)齒的結(jié)構(gòu)，如果從激勵(lì)繞組從繞制的初始繞制的齒為1號(hào)齒，那么1號(hào)和2號(hào)齒為正向，3號(hào)和4號(hào)齒為反向，即為間隔反向；所述轉(zhuǎn)子(2,2a)設(shè)置有轉(zhuǎn)子齒6，相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)子6齒之間形成轉(zhuǎn)子槽7，所述定子齒5的齒寬和轉(zhuǎn)子槽7的寬度相等，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)轉(zhuǎn)子齒的齒距所用時(shí)間為感應(yīng)繞組輸出的感應(yīng)信號(hào)的一個(gè)變化周期，在同一個(gè)增量式角位移傳感器上：所述定子齒5和轉(zhuǎn)子槽7的寬度相等，所述轉(zhuǎn)子齒6和轉(zhuǎn)子槽7的寬度相等。

本實(shí)施例中，所述激勵(lì)信號(hào)發(fā)生單元包括信號(hào)發(fā)生器、DAC轉(zhuǎn)換電路以及功率放大電路，所述信號(hào)發(fā)生器包括四個(gè)信號(hào)輸出口和一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)輸出口，所述信號(hào)發(fā)生器的正弦信號(hào)輸出口與DAC轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述DAC轉(zhuǎn)換電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，所述功率放大電路的輸出端與時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵(lì)線圈連接，信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的四個(gè)正弦信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，并且每一路信號(hào)的相位相差90°，即sin、-sin、cos以及-cos信號(hào)，其中，圖2中以A和-A表示sin和-sin信號(hào)，以B和-B表示cos和-cos信號(hào)，然后通過DAC轉(zhuǎn)換電路將正弦數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬正弦信號(hào)，經(jīng)過功率放大電路的作用后輸入到定子的激勵(lì)線圈，通過這種結(jié)構(gòu)，能夠利于時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器進(jìn)行角度檢測，穩(wěn)定性高，其中，信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)為方波信號(hào)，其中，該方波信號(hào)與信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的相位為0°的正弦信號(hào)同頻同相，其中信號(hào)發(fā)生器為基于DDS信號(hào)發(fā)生器。

本實(shí)施例中，所述感應(yīng)信號(hào)輸入單元包括放大濾波電路和整形電路，所述放大濾波電路的輸入端與時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器的感應(yīng)線圈連接，放大濾波電路的輸出端與整形電路的輸入端連接，整形電路的輸出端與控制單元連接，由于轉(zhuǎn)子的感應(yīng)線圈具有兩組，因此，放大濾波電路和整形電路處理后，輸出兩路感應(yīng)信號(hào)到控制單元，即單對(duì)極感應(yīng)信號(hào)和多對(duì)極感應(yīng)信號(hào)，整形電路用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)，如圖3所示，信號(hào)A與信號(hào)-A為時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器中的單對(duì)級(jí)感應(yīng)信號(hào)，經(jīng)過放大濾波電路與整形電路，放大合成為一路時(shí)柵感應(yīng)信號(hào)SQ1；以及：信號(hào)B與信號(hào)-B為時(shí)柵軸角旋轉(zhuǎn)變壓器中的單對(duì)級(jí)感應(yīng)信號(hào)，經(jīng)過放大濾波電路與整形電路，放大合成為一路時(shí)柵感應(yīng)信號(hào)SQ2。

本實(shí)施例中，所述控制單元包括時(shí)鐘鎖相環(huán)電路、角度值轉(zhuǎn)換電路以及相位檢測電路，所述相位檢測電路的輸入端分別于信號(hào)發(fā)生器的基準(zhǔn)信號(hào)輸出口和整形電路的輸出端連接，所述相位檢測電路還與時(shí)鐘鎖相環(huán)電路連接，所述角度轉(zhuǎn)換電路的輸入端與相位檢測電路的輸出端連接，所述角度轉(zhuǎn)換電路的控制端與時(shí)鐘鎖相環(huán)電路連接，所述角度轉(zhuǎn)換電路的輸出端與輸出單元連接，其中，時(shí)鐘鎖相環(huán)電路用于提供倍頻和鎖定時(shí)鐘相位的作用，有效提高整個(gè)系統(tǒng)的檢測精度，其中，相位檢測電路用于將兩個(gè)感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，得出兩個(gè)感應(yīng)信號(hào)的相位差值并輸出到角度轉(zhuǎn)換電路中，相位檢測電路可以采用現(xiàn)有的電路，比如AD8302芯片，所述角度轉(zhuǎn)換電路用于根據(jù)兩個(gè)感應(yīng)信號(hào)的相位差、時(shí)鐘頻率與轉(zhuǎn)子對(duì)極數(shù)的關(guān)系計(jì)算絕對(duì)角度值并輸出，其中，角度轉(zhuǎn)換電路可以采用現(xiàn)有芯片，比如ARM芯片，其中，相位檢測電路處理過程中的比相信號(hào)波形圖，信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的基準(zhǔn)脈沖信號(hào)為一個(gè)與激勵(lì)信號(hào)sin同頻同相位的方波信號(hào)square與單對(duì)級(jí)脈沖信號(hào)的比相信號(hào)為XF1、與多對(duì)級(jí)脈沖信號(hào)的比相信號(hào)為XF2，然后對(duì)信號(hào)XF1和信號(hào)XF2進(jìn)行細(xì)分計(jì)數(shù)，得出相位差。

本實(shí)施例中，所述輸出單元包括并行轉(zhuǎn)串行電路、SSI協(xié)議控制電路、SSI輸出接口、RS422協(xié)議控制電路以及RS422輸出接口；

所述并行轉(zhuǎn)串行電路的輸入端與角度轉(zhuǎn)換電路輸出端連接，所述并行轉(zhuǎn)串行電路的輸出端分別與SSI協(xié)議控制電路和RS422協(xié)議控制電路的輸入端連接，所述SSI協(xié)議控制電路的輸出端與SSI輸出接口連接，RS422協(xié)議控制電路的輸出端與RS422輸出接口連接，通過上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒔嵌绒D(zhuǎn)換電路輸出的角度值信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸出到上位機(jī)等設(shè)備，便于角度值的輸出，其中，并行轉(zhuǎn)串行電路、SSI協(xié)議控制電路和RS422協(xié)議控制電路均采用現(xiàn)有的電路，在此不加以贅述。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。