專利名稱:速度檢測(cè)裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種速度檢測(cè)裝置，適于用來以數(shù)字方式控制旋轉(zhuǎn)體或移動(dòng)物體的速度。
為了檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度，例如電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)，通常是利用一個(gè)編碼器產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)來作為數(shù)字信號(hào)，脈沖信號(hào)的頻率與馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度成正比。編碼器每旋轉(zhuǎn)一個(gè)對(duì)應(yīng)于它的一次完全回轉(zhuǎn)的1/m(m一個(gè)大的整數(shù))的數(shù)量，該編碼器產(chǎn)生一個(gè)脈沖。由編碼器發(fā)出的一列這種脈沖被處理后用來檢測(cè)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。根據(jù)一種已知方法，例如丁P-A-57-144465(與美國專利第4，584，528一致)所揭示的方法，馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度是通過計(jì)算一個(gè)與馬達(dá)機(jī)械聯(lián)接的編碼器所發(fā)生的脈沖數(shù)目和測(cè)量與脈沖數(shù)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)操作相同步關(guān)系的時(shí)間來高精度檢測(cè)的。但是，這種方法有這樣一個(gè)問題在編碼器輸出脈沖頻率很低的低速度范圍的速度檢測(cè)變得不可能。在日本電氣工程學(xué)會(huì)IA-85-11(1985)中的工業(yè)動(dòng)力應(yīng)用研究協(xié)會(huì)內(nèi)報(bào)道了處理這個(gè)問題的方法。按照該報(bào)道的方法，使用一個(gè)發(fā)生正弦波信號(hào)的編碼器，并且相聯(lián)的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)是通過檢測(cè)來自編碼器的模擬輸出信號(hào)的編碼器的旋轉(zhuǎn)相位并根據(jù)相位的變化計(jì)算旋轉(zhuǎn)速度。雖然后種方法有甚至在低速度范圍也能高分辨地檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度的優(yōu)點(diǎn)，但是，它存在著由于諸如正弦波信號(hào)的波形的失真，使高精度速度檢測(cè)遭到困難的問題。因此，前種方法有在低速度范圍內(nèi)分辨率方面的缺陷，后種方法考慮精確的速度檢測(cè)的不足而同樣是有缺陷的。所以，根據(jù)已有技術(shù)的方法，在一個(gè)寬的速度范圍內(nèi)高分辨和高精度地檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度是困難的。
本發(fā)明的主要目的是提供一種速度檢測(cè)裝置，它能高分辨和高精度地在一個(gè)寬的速度范圍內(nèi)檢測(cè)例如旋轉(zhuǎn)物體的速度。
根據(jù)本發(fā)明的速度檢測(cè)裝置的特征在于利用了一個(gè)編碼器產(chǎn)生正弦波信號(hào)，正弦波信號(hào)的頻率與旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度成正比;在高速度范圍內(nèi)，旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度是根據(jù)基本上在一預(yù)定的時(shí)間階段內(nèi)正弦波信號(hào)波形中零電壓(過零交點(diǎn))的發(fā)生次數(shù)和在第1和最后發(fā)生的過零交點(diǎn)之間的間隔時(shí)間來測(cè)定的，但，在低速度范圍，旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度是根據(jù)與正弦波信號(hào)波形的過零交點(diǎn)相關(guān)的本次檢測(cè)到的正弦波信號(hào)的相位角與通過比本次時(shí)間旱的預(yù)定時(shí)間階段內(nèi)檢測(cè)的相位角之間的差數(shù)來檢測(cè)的。
圖1為方框圖，示出了本發(fā)明速度檢測(cè)裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
圖2和圖3為說明圖1所示裝置的工作的時(shí)間曲線。
圖4示出了圖1所示微型計(jì)算機(jī)處理步驟的流程圖。
圖1的框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的速度檢測(cè)裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D1，與一個(gè)電馬達(dá)(未示出)機(jī)械聯(lián)接的編碼器1，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)于它的一次完全回轉(zhuǎn)的1/m(m一個(gè)大的整數(shù))時(shí)便產(chǎn)生正弦波信號(hào)A和B，A和B之間有一個(gè)90度的相位差。編碼器1的輸出信號(hào)A和B被施加到比較器2和3，在那里信號(hào)A和B與零電壓比較，并分別轉(zhuǎn)變成方波信號(hào)AS和BS。將從圖2和3可見，信號(hào)A和B的正半波對(duì)應(yīng)于信號(hào)AS和BS的“1”電平正弦波信號(hào)A還被加到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器4，方波信號(hào)AS加到脈沖成形電路5。與方波信號(hào)AS的波形的前沿和后沿同步，脈沖成形電路5產(chǎn)生過零脈沖AP，該過零脈沖AP通過正常倒相轉(zhuǎn)換電路6加到可逆式計(jì)數(shù)器7。根據(jù)從方向判定電路11(在后面描述)發(fā)出的方向判定信號(hào)RD，正常倒相轉(zhuǎn)換電路6轉(zhuǎn)換過零脈沖信號(hào)AP的極性。更確切地，當(dāng)編碼器1按正常方向旋轉(zhuǎn)時(shí)可逆式計(jì)數(shù)器7的計(jì)數(shù)增加，但當(dāng)編碼器1按相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)可逆式計(jì)數(shù)器7的計(jì)數(shù)則減少，過零脈沖信號(hào)AP還被施加到寄存器8的置位終端SET。一旦過零脈沖信號(hào)AP加到寄存器8的置位終端SET，時(shí)鐘計(jì)數(shù)器9的計(jì)數(shù)便傳送到并寄存到寄存器8中。時(shí)鐘脈沖發(fā)生器10產(chǎn)生一預(yù)定頻率的時(shí)鐘脈沖，時(shí)鐘計(jì)數(shù)器9對(duì)這些時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)。由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器10產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖的頻率選比編碼器1的最大工作頻率高一位或更多位數(shù)。同時(shí)，方波信號(hào)AS和BS加到方向判定電路11和象限判定電路12。判別編碼器1旋轉(zhuǎn)方向的方向判定電路11是這樣工作的，當(dāng)方波信號(hào)AS的相位落后于方波信號(hào)BS的相位時(shí)它判定編碼器1為正按正常方向旋轉(zhuǎn)，而當(dāng)方波信號(hào)AS的相信領(lǐng)先于方波信號(hào)BS的相位時(shí)它判定編碼器1為正在朝相反方向旋轉(zhuǎn)。方波信號(hào)AS和BS之間的相位關(guān)系是能辨別的，例如，在方波信號(hào)AS的上升時(shí)間上對(duì)照方波信號(hào)BS的電平。按照方波信號(hào)AS和BS的相對(duì)電平，象限判定電路12判定方波信號(hào)AS的象限(0- (π)/2 ， (π)/2 -π，π- (3π)/2 ， (3π)/2 -2π)，并產(chǎn)生一個(gè)2位象限判別信號(hào)D。即，當(dāng)方波信號(hào)AS和BS均處在它們的“1”電平時(shí)象限判定電路12的2位象限判別輸出信號(hào)D顯示0(第1象限);僅當(dāng)方波信號(hào)AS在它的“1”電平時(shí)上述輸出信號(hào)D顯示1(第2象限);當(dāng)方波信號(hào)AS和BS均處于它們的“0”電平時(shí)，上述信號(hào)D顯示出2(第3象限);僅當(dāng)方波信號(hào)BS處在它的“1”電平時(shí)，上述信號(hào)D顯示出3(第4象限)。該2位象限判別信號(hào)D被用來挑選存儲(chǔ)器13的對(duì)應(yīng)區(qū)域，存儲(chǔ)器13存儲(chǔ)著一個(gè)有4種反正弦函數(shù)sin-1值的表。模/數(shù)轉(zhuǎn)變器4、象限判定電路12和存儲(chǔ)器13的組合體構(gòu)成相位角檢測(cè)電路15，以檢測(cè)正弦波信號(hào)A的相位角θ。微型計(jì)算機(jī)14向可逆式計(jì)數(shù)器7、寄存器8和存儲(chǔ)器13取數(shù)并在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間周期的間隔之內(nèi)執(zhí)行必要的速度檢測(cè)計(jì)算。
現(xiàn)將參照?qǐng)D2至4詳細(xì)描述本發(fā)明的速度檢測(cè)裝置的工作。圖2為在高速度范圍的工作時(shí)間曲線圖，圖3為在低速度范圍的工作時(shí)間曲線圖。
隨著編碼器1的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了具有90度相位差的正弦波信號(hào)A和B(如圖2及3所示)。這些正弦波信號(hào)A和B被施加到比較器2和3，在那里信號(hào)A和B分別被轉(zhuǎn)變成具有“1”電平的方波信號(hào)AS和BS，它們對(duì)應(yīng)于信號(hào)A和B正半波。脈沖成形電路5產(chǎn)生與方波信號(hào)AS的前沿和后沿相同步的過零脈沖AP。該過零脈沖信號(hào)AS被加到可逆式計(jì)數(shù)器7，在編碼器1以正常方向旋轉(zhuǎn)時(shí)增加可逆式計(jì)數(shù)器7的計(jì)數(shù)，而在編碼器1以相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)減少可逆式計(jì)數(shù)器7的計(jì)數(shù)。這樣，可逆式計(jì)數(shù)器7的計(jì)數(shù)輸出C指示了編碼器1旋轉(zhuǎn)的角位置。例如，假設(shè)每從編碼器1產(chǎn)生一次正弦波信號(hào)A和B，編碼器1就旋轉(zhuǎn)了對(duì)應(yīng)于它的一個(gè)完全回轉(zhuǎn)的1/m的數(shù)目。在這種情況下，編碼器1的旋轉(zhuǎn)量為C(n)/2m，此時(shí)可逆式計(jì)數(shù)器7的計(jì)數(shù)輸出C為C(n)。
同時(shí)，向寄存器8施加過零脈沖信號(hào)AP作為置位信號(hào)。在過零信號(hào)AP的脈沖加到寄存器8的時(shí)刻，寄存器8存儲(chǔ)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器9的計(jì)數(shù)。由于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器9是對(duì)具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，時(shí)鐘計(jì)數(shù)器9的計(jì)數(shù)輸出說明時(shí)間。因此，寄存器8的輸出T隨時(shí)間階梯式變化，如圖2和3所示，并且對(duì)應(yīng)于一個(gè)階梯，寄存器8的輸出T改變的量表明了編碼器1旋轉(zhuǎn)了與它的一個(gè)完全回轉(zhuǎn)的1/2m相對(duì)應(yīng)的數(shù)量所需要的這段時(shí)間。
另一方面，方面判定電路11基于方波信號(hào)AS和BS有關(guān)電平判別編碼器1的旋轉(zhuǎn)方向。在圖2和3所示的情況下，方波信號(hào)BS的相位先于方波信號(hào)AS的相位。因此，方向判定電路11判定編碼器1是正在按正常方向旋轉(zhuǎn)，并且從方向判定電路11出現(xiàn)“1”電平的方向判定信號(hào)RD。由象限判定電路12、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器4和存儲(chǔ)器13的組合構(gòu)成相位角檢測(cè)電路15的相位角檢測(cè)正弦波信號(hào)A的相位角θ，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器4將模擬正弦波信號(hào)A轉(zhuǎn)變成一個(gè)相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。來自模/數(shù)轉(zhuǎn)變器4的數(shù)字輸出信號(hào)在存儲(chǔ)著4種反正弦函數(shù)值的表的存儲(chǔ)器13中被轉(zhuǎn)換變成相應(yīng)的相位角θ?，F(xiàn)在考慮正弦波信號(hào)A的相位角θ處于0到π弧度范圍，T謖庵智榭魷，同一值存在著二個(gè)不同的相位θ和(π-θ)。象限判定電路12的輸出信號(hào)(象限判定信號(hào))D用來在兩個(gè)不同相位之間進(jìn)行判別以從反正弦函數(shù)表中找出正確的相位。如上所述，存儲(chǔ)器13存儲(chǔ)著4種反正弦函數(shù)值的表。存儲(chǔ)器13中，對(duì)應(yīng)于4種反正弦函數(shù)中的2種的部分表存儲(chǔ)了被分為N位的0到π弧度相位范圍。當(dāng)象限判定信號(hào)D指示為0，存儲(chǔ)器13中對(duì)應(yīng)于0到π/2弧度的相位范圍的函數(shù)表部分被保持。相似地，當(dāng)象限判定信號(hào)D指示為1時(shí)，存儲(chǔ)器13中對(duì)應(yīng)于π/2到π弧度的相位范圍的函數(shù)表部分被保持。所以，表示為一個(gè)相位角θ的相位角信號(hào)，例如圖3所示的，從存儲(chǔ)器13中顯現(xiàn)出來。
微型計(jì)算機(jī)14讀取可逆式計(jì)數(shù)器7、寄存器8、方向判定電路11和存儲(chǔ)器13的輸出信號(hào)，并每隔一段預(yù)定時(shí)間Tc執(zhí)行一次如圖4流程圖所示的處理程序。該預(yù)定間隔Tc的時(shí)間長(zhǎng)度為約5至10毫秒。
在圖4的步驟20中，微型計(jì)算機(jī)14取可逆式計(jì)數(shù)器7的輸出C(n)，寄存器8的輸出T(n)存儲(chǔ)器13的輸出θ(n)和方向判定電路11的輸出RD。輸出信號(hào)C(n)、T(n)和θ(n)中的符號(hào)n表示數(shù)據(jù)檢測(cè)的第n次。在步驟22中，計(jì)算可逆式計(jì)數(shù)器7的本次計(jì)數(shù)C(n)和上一次計(jì)數(shù)C(n-1)之間的差△C。如圖2所示的，該差數(shù)△C說明在時(shí)間(i-1)到i的間隔Ta中編碼器1旋轉(zhuǎn)的角位置的改變數(shù)量。在階段Ta中編碼器1旋轉(zhuǎn)的角位置的改變量基本上等于間隔Tc過程中的改變量。所以，差△C通常說明了編碼器1的速度變化。當(dāng)差數(shù)△C的絕對(duì)值大于預(yù)先設(shè)立的Co時(shí)，表明編碼器正以高速度旋轉(zhuǎn)。在步驟24，完成判定差數(shù)△C的絕對(duì)值時(shí)是否大于預(yù)設(shè)Co，當(dāng)判斷結(jié)果為“是”，步驟24后接步驟30。在步驟30中，計(jì)算寄存器8的本次輸出T(n)和上一次輸出T(n-1)之間的差Ta。如圖2所示的，寄存在寄存器8中的數(shù)據(jù)T保持在一個(gè)水平上直到向寄存器8加上下一個(gè)過零脈沖AP時(shí)為止。因此，在圖2中第n次數(shù)據(jù)檢測(cè)時(shí)取出的寄存器8的數(shù)據(jù)輸出表示在時(shí)間i被檢測(cè)的寄存器8的數(shù)據(jù)。即，在編碼器1產(chǎn)生的正弦波信號(hào)A波形的過零交點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)刻寄存器8存儲(chǔ)時(shí)間數(shù)據(jù)。所以，在步驟32中，編碼器1的旋轉(zhuǎn)速度ND可根據(jù)等式ND＝K2·｜△C｜/Ta精確地計(jì)算，其中｜△C｜為時(shí)間間隔Ta內(nèi)編碼器1的角旋轉(zhuǎn)距離的絕對(duì)值，K2為常數(shù)。
另一方面，當(dāng)步驟24的判斷結(jié)果為“否”時(shí)，編碼器1的旋轉(zhuǎn)速度ND為低，正弦波信號(hào)A具有如圖3所示的波形。在這種情況下，在步驟26中，步驟20所檢測(cè)的相位角θ(n)和在先檢測(cè)的相位角θ(n-1)被用來計(jì)算在預(yù)定測(cè)量時(shí)間Tc內(nèi)改變了的相位角θ的△θ值，計(jì)算是按照等式△θ＝θ(n)-θ(n-1)+2N。在步驟26示出的等式中，編碼器1產(chǎn)生的正弦波信號(hào)A的180°由符號(hào)2N所表示的數(shù)字值來表示。另一方面，當(dāng)編碼器1的角旋轉(zhuǎn)的距離△C超過對(duì)應(yīng)于180°的值時(shí)，它的絕對(duì)值△C乘以權(quán)數(shù)2N，并且所得的值與相位差△θ相加。由于時(shí)間間隔Tc是常量，所檢測(cè)到的編碼器1的旋轉(zhuǎn)速度N正比于(｜△C｜·2N+△θ)。在步驟28中，編碼器1的旋轉(zhuǎn)速度ND是按等式ND＝K1(｜△C｜·2N+△θ)計(jì)算的，其中K1是常數(shù)。
步驟24所用的常數(shù)Co最好按本文描述的確定。在本發(fā)明應(yīng)用于電動(dòng)馬達(dá)中時(shí)，當(dāng)速度高于一定值時(shí)要求保證控制精度，但當(dāng)速度低于該值時(shí)只要求保持馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)的情況下。因此，按照第一種方法，選擇常數(shù)Co來確定一個(gè)最低旋轉(zhuǎn)速度，此時(shí)保證控制精度，按第二種方法，步驟24所執(zhí)行的判斷的結(jié)果總是“是”所以能必然執(zhí)行步驟30和32中的處理過程。為了該目的，常數(shù)Co最好選擇為Co＝0。當(dāng)常數(shù)Co被如此選定時(shí)，必然執(zhí)行步驟30和32中的處理過程來檢測(cè)編碼器1的旋轉(zhuǎn)速度ND，此時(shí)正弦波A波形的過零交點(diǎn)在檢測(cè)間隔Tc內(nèi)至少出現(xiàn)一次。
從按本發(fā)明的上述速度檢測(cè)方法中可以看到，當(dāng)編碼器1的旋轉(zhuǎn)速度為高時(shí)，編碼器1旋轉(zhuǎn)的精確的角位置是根據(jù)正弦波信號(hào)A波形的過零交點(diǎn)測(cè)量的，并在發(fā)生上述編碼器1角旋轉(zhuǎn)的這段時(shí)間的測(cè)量是與正弦波信號(hào)A波形的過零交點(diǎn)的測(cè)量同步的，借以計(jì)算編碼器1的旋轉(zhuǎn)速度。因此，編碼器1的旋轉(zhuǎn)速度能被高精度地檢測(cè)。還可以看見，當(dāng)編碼器1的旋速度為低時(shí)，在正弦波信號(hào)A的一個(gè)周期內(nèi)所檢測(cè)到的相位角θ被用來計(jì)算編碼器1的旋轉(zhuǎn)速度。所以，甚至在測(cè)量間隔Tc中無過零脈沖AP可出現(xiàn)的非常低的速度情況下，編碼器1的旋轉(zhuǎn)速度也能靠改進(jìn)了的分辨率來檢測(cè)。
在一個(gè)通常被用在檢測(cè)馬達(dá)速度目的上的編碼器，產(chǎn)生于編碼器的正弦波信號(hào)的零交叉點(diǎn)與編碼器旋轉(zhuǎn)的對(duì)應(yīng)的角位置以約為±5%的精度相符合。而且，當(dāng)編碼器作一次完全回轉(zhuǎn)時(shí)，由于它們之間的不相符帶來的誤差變成不存在。因此，當(dāng)過零交點(diǎn)被計(jì)數(shù)許多次(△C次)時(shí)，根據(jù)上面提到的不相符的編碼器的旋轉(zhuǎn)角位置的誤差被減少到約±5/△C%。因此，高速范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度通過精確測(cè)量過零交點(diǎn)出現(xiàn)的次數(shù)△C、精確地測(cè)量與過零交點(diǎn)同步的△C的測(cè)量間隔Ta，并然后計(jì)算出△C/Ta值而能被高度精確地檢測(cè)。另一方面，在不很需要高精度速度檢測(cè)的低速度范圍內(nèi)，通過測(cè)量在預(yù)定間隔Tc內(nèi)所出現(xiàn)的過零交點(diǎn)的次數(shù)△C、測(cè)量該區(qū)間Tc內(nèi)的對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)相位角△θ(弧度)的變化、和計(jì)算(K1·△C+△θ)能高分辨地檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度。
從上面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述可以明白，當(dāng)馬達(dá)正以高速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，記錄從一個(gè)相聯(lián)編碼器所產(chǎn)生的正弦波信號(hào)的過零交點(diǎn)來檢測(cè)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。而當(dāng)馬達(dá)正以低速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，則記錄編碼器產(chǎn)生的正弦波信號(hào)的相位角來測(cè)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。所以，馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度能在一個(gè)很寬的速度范圍內(nèi)被高精度和高分辨率地檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)與其機(jī)械聯(lián)接的物體的旋轉(zhuǎn)速度的速度檢測(cè)裝置，其特征在于包括一個(gè)編碼器，在其旋轉(zhuǎn)角位置每改變一個(gè)預(yù)定單位量時(shí)便發(fā)生一個(gè)周期的正弦波信號(hào)；脈沖發(fā)生裝置(means)，在所述正弦波信號(hào)波形的每個(gè)過零交點(diǎn)發(fā)生一個(gè)過零脈沖；相位角檢測(cè)裝置(meaus)，通過在每個(gè)周期內(nèi)檢測(cè)所述正弦波信號(hào)的相位角產(chǎn)生一個(gè)相位角信號(hào)；時(shí)間計(jì)算裝置，通過對(duì)具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)產(chǎn)生時(shí)間信號(hào)；以及速度計(jì)算裝置，它接收所述過零脈沖信號(hào)、所述相位角信號(hào)和所述時(shí)間信號(hào)作為它的輸入，并當(dāng)所述編碼器的旋轉(zhuǎn)速度為高時(shí)，根據(jù)許多個(gè)所述過零脈沖的第一個(gè)和最后一個(gè)之間的時(shí)間間隔的倒數(shù)來檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度，但當(dāng)所述編碼器的旋轉(zhuǎn)速度為低時(shí)，根據(jù)在預(yù)定時(shí)間區(qū)間內(nèi)所出現(xiàn)的所述零交叉脈沖的數(shù)目和通過所述相位角檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述正弦波信號(hào)的相位角的組合檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度。
2.一種用于檢測(cè)與其機(jī)械聯(lián)接的物體的旋轉(zhuǎn)速度的速度檢測(cè)裝置，其特征在于包括一個(gè)編碼器，其旋轉(zhuǎn)的角位置每改變一個(gè)預(yù)定單位量時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)正弦波信號(hào)的一個(gè)周期，該兩個(gè)正弦波信號(hào)之間具有90°的相位差;脈沖發(fā)生裝置，在所述兩正弦波信號(hào)之一的波形過零交點(diǎn)處產(chǎn)生一個(gè)過零脈沖;相位角檢測(cè)裝置，它接受所述兩個(gè)正弦波信號(hào)作為它的輸入信號(hào)，并通過檢測(cè)每個(gè)周期內(nèi)所述一個(gè)正弦波信號(hào)的相位角來產(chǎn)生一個(gè)相位角信號(hào);計(jì)數(shù)裝置，對(duì)所述過零脈沖計(jì)數(shù);時(shí)間計(jì)算裝置，通過對(duì)具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，在所述過零脈沖之間的時(shí)間間隔進(jìn)行測(cè)量，從而產(chǎn)生一時(shí)間信號(hào);以及速度計(jì)算裝置，接收所述過零脈沖信號(hào)、所述相位角信號(hào)和所述時(shí)間信號(hào)作為它在預(yù)定區(qū)間的時(shí)間間隔內(nèi)的輸入信號(hào)，當(dāng)所述編碼器的旋轉(zhuǎn)速度為高時(shí)，根據(jù)許多所述過零編碼器的第一個(gè)和最后一個(gè)之間的時(shí)間間隔的倒數(shù)來檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度，但當(dāng)所述編碼器旋轉(zhuǎn)速度為低時(shí)，根據(jù)在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)所出現(xiàn)的所述過零脈沖數(shù)和通過所述相位角檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述正弦波信號(hào)的相位角的組合來檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度。
3.按權(quán)利要求
2的速度檢測(cè)裝置，其特征在于所述相位角檢測(cè)裝置包括存儲(chǔ)四個(gè)象限的反正弦函數(shù)的存儲(chǔ)裝置，和根據(jù)所述兩個(gè)正弦波信號(hào)的象限的正、負(fù)電平的組合來判定所述一個(gè)正弦波信號(hào)的象限判定裝置。
4.按權(quán)利要求
2的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置，其特征在于所述速度計(jì)算裝置根據(jù)所述計(jì)數(shù)裝置的本次計(jì)數(shù)和比本次計(jì)數(shù)早一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔時(shí)所述計(jì)數(shù)裝置產(chǎn)生的上一次計(jì)數(shù)之間的差數(shù)來判定所述編碼器的旋轉(zhuǎn)速度為高或?yàn)榈汀?br>5.一種用于檢測(cè)與其機(jī)械聯(lián)接的物體的旋轉(zhuǎn)速度的速度檢測(cè)裝置，其特征在于包括一個(gè)編碼器，在其旋轉(zhuǎn)的角位置每改變一個(gè)預(yù)定單位數(shù)量時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)正弦波信號(hào)的一個(gè)周期，該兩個(gè)正弦波信號(hào)之間具有90°的相位差;脈沖發(fā)生裝置，在所述兩個(gè)正弦波信號(hào)之一的波形過零交點(diǎn)處產(chǎn)生一個(gè)過零脈沖;相位角檢測(cè)裝置，它接受所述兩個(gè)正弦波信號(hào)作為輸入信號(hào)，并通過檢測(cè)每個(gè)周期內(nèi)所述一個(gè)正弦波信號(hào)的相位角來產(chǎn)生一個(gè)相位角信號(hào);計(jì)數(shù)裝置，對(duì)所述過零脈沖計(jì)數(shù);時(shí)間計(jì)算裝置，通過對(duì)具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，在所述過零脈沖之間的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，從而產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間信號(hào);以及速度計(jì)算裝置，接收所述過零脈沖信號(hào)、所述相位角信號(hào)和所述時(shí)間信號(hào)作為它在預(yù)定區(qū)間的時(shí)間間隔內(nèi)的輸入信號(hào)，當(dāng)所述編碼器旋轉(zhuǎn)速度為高時(shí)，根據(jù)許多所述過零脈沖數(shù)和所述多個(gè)過零脈沖的第一個(gè)和最后一個(gè)之間的時(shí)間間隔之間的比率來檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度，而當(dāng)所述編碼器的旋轉(zhuǎn)速度為低時(shí)，根據(jù)在預(yù)定時(shí)間區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的所述過零脈沖數(shù)和通過所述相位角檢測(cè)裝置檢測(cè)的所述一個(gè)正弦波信號(hào)的相位角的組合來檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度。
6.一種用于檢測(cè)與其機(jī)械聯(lián)接的物體的旋轉(zhuǎn)速度的速度檢測(cè)裝置，其特征在于包括一個(gè)編碼器，在其旋轉(zhuǎn)的角位置每改變一個(gè)預(yù)定單位數(shù)量時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)正弦波信號(hào)的一個(gè)周期，該兩個(gè)正弦波信號(hào)之間具有90°的相位差;脈沖發(fā)生裝置，在所述兩個(gè)正弦波信號(hào)之一的波形的過零交點(diǎn)處產(chǎn)生一個(gè)過零脈沖;相位角檢測(cè)裝置，它接收所述兩個(gè)正弦波信號(hào)作為輸入信號(hào)，并通過檢測(cè)每個(gè)周期內(nèi)的所述一個(gè)正弦波信號(hào)的相位角來產(chǎn)生一個(gè)相位角信號(hào);可逆式計(jì)數(shù)裝置，對(duì)所述過零脈沖計(jì)數(shù);時(shí)間計(jì)算裝置，通過對(duì)具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)測(cè)量所述過零脈沖之間的時(shí)間間隔，從而產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間信號(hào);以及旋轉(zhuǎn)方向判定裝置，它接受所述兩個(gè)正弦波信號(hào)作為輸入信號(hào)，并判定所述編碼器的旋轉(zhuǎn)方向;正常倒相轉(zhuǎn)換裝置，根據(jù)被識(shí)別的編碼器的旋轉(zhuǎn)方向向所述可逆式計(jì)數(shù)裝置施加所述過零脈沖以增加或減少所述可逆式計(jì)數(shù)裝置的計(jì)數(shù);以及速度計(jì)算裝置，在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)接受所述脈沖信號(hào)，所述相位角信號(hào)和所述時(shí)間信號(hào)作為輸入信號(hào)，并當(dāng)所述編碼器的旋轉(zhuǎn)速度為高時(shí)，根據(jù)許多所述過零脈沖的第一個(gè)和最后一個(gè)之間的時(shí)間間隔的倒數(shù)來檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度，但當(dāng)所述編碼器的旋轉(zhuǎn)速度為低時(shí)，根據(jù)在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)所出現(xiàn)的所述過零脈沖數(shù)和通過所述相位角檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述一個(gè)正弦波信號(hào)的相位角的組合來檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速度。
專利摘要
一種用于檢測(cè)一與其機(jī)械聯(lián)接的物體的轉(zhuǎn)速的速度檢測(cè)裝置中，旋轉(zhuǎn)角位置每改變一預(yù)定單位數(shù)量，編碼器就產(chǎn)生正弦波信號(hào)的一個(gè)周期。過零脈沖產(chǎn)生于編碼器產(chǎn)生的正弦波信號(hào)波形的每個(gè)過零交點(diǎn)上，正弦波信號(hào)的相位角根據(jù)上述過零交點(diǎn)被檢測(cè)。高速范圍內(nèi)按多個(gè)過零脈沖數(shù)和多個(gè)過零脈沖的第1和最后一個(gè)之間的時(shí)間間隔間的比率來檢測(cè)轉(zhuǎn)速。在低速范圍內(nèi)根據(jù)預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)出現(xiàn)的過零脈沖數(shù)和正弦波信號(hào)的相位角的組合來檢測(cè)轉(zhuǎn)速。
文檔編號(hào)G01P3/489GK87100273SQ87100273
公開日1987年7月29日 申請(qǐng)日期1987年1月13日
發(fā)明者大前力, 松田敏彥, 宮原養(yǎng)治侶, 神山健三 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan