風(fēng)電偏航控制器用磁編碼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型一種編碼器，具體的說(shuō)是涉及一種風(fēng)電偏航控制器用磁編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前風(fēng)電機(jī)組偏航控制器的編碼器多采用傳統(tǒng)的光電編碼器，偏航控制器的小齒輪需要與偏航系統(tǒng)主齒輪相咬合，振動(dòng)較大，電信號(hào)也容易受到干擾，此種環(huán)境下極易造成光電編碼器的損壞，頻繁替換原光電編碼器不僅費(fèi)用較高，而且影響了風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行，進(jìn)而會(huì)造成因機(jī)組停機(jī)維修而給用戶造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]磁編碼器較光電編碼器抗振動(dòng)能力較強(qiáng)，在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不易損壞，用磁編碼器取代電編碼器是風(fēng)電機(jī)組偏航控制器的發(fā)展趨勢(shì)，但目前市面上現(xiàn)有的增量型磁編碼器，其脈沖數(shù)相對(duì)固定，脈沖數(shù)可選擇范圍較窄，不如光電編碼器靈活，無(wú)法直接替換現(xiàn)有設(shè)備中的光電編碼器。如果替換前后的編碼器脈沖數(shù)不同，那么則需要對(duì)偏航控制器整個(gè)控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行重新編程，工作量較大，而且有可能影響的整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0004]此外，風(fēng)電機(jī)偏航控制器本身體積小，而編碼器裝在其內(nèi)部，這就要求編碼器的體積要更小，同時(shí)又具有抗電磁干擾能力，這對(duì)其電氣設(shè)計(jì)而言是一個(gè)亟待解決的技術(shù)難題，目前國(guó)內(nèi)外沒有具備此功能的微型磁編碼器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是要提供一種能適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)惡劣的工作環(huán)境并能精確檢測(cè)風(fēng)機(jī)相對(duì)于參考零點(diǎn)的偏航角度的風(fēng)電偏航磁控制器用磁編碼器。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0007]風(fēng)電偏航控制器用磁編碼器，包括磁編碼器本體以及隨被測(cè)目標(biāo)同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸，其特征在于:
[0008]還包括:
[0009]安裝于所述旋轉(zhuǎn)軸上，隨旋轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)的永磁體；
[0010]設(shè)置于所述永磁體下方，采集所述永磁體角度變化信息并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出的霍爾傳感器；
[0011]以及接收所述霍爾傳感器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)同步采集，并轉(zhuǎn)換成風(fēng)電機(jī)組偏航控制器相應(yīng)脈沖數(shù)的MCU脈沖轉(zhuǎn)換控制單元。
[0012]所述MCU脈沖轉(zhuǎn)換控制單元包括:
[0013]電源芯片；
[0014]實(shí)時(shí)同步采集所述霍爾傳感器輸出的脈沖信號(hào)，并對(duì)所述脈沖信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理的微控制芯片；
[0015]對(duì)所述微控制芯片輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換處理的模擬開關(guān)芯片；
[0016]以及用于連接外部電路的接插件。
[0017]所述永磁體優(yōu)選兩極圓柱狀徑向永磁體。
[0018]所述霍爾傳感器優(yōu)選霍爾傳感器芯片AS5040。
[0019]所述微控制芯片優(yōu)選單片機(jī)STM32F103 ;所述模擬開關(guān)芯片優(yōu)選ADG5433芯片。
[0020]所述風(fēng)電偏航控制器用磁編碼器利用AS5040芯片的增量輸出模式，將采集到的磁場(chǎng)信息以正交A/B和索引Index信號(hào)形式輸出即輸出增量式A、B、INDEX的脈沖信號(hào)；同時(shí)將AS5040芯片輸出端的信號(hào)A_IN、B_IN、INDEX_IN送至STM32F103芯片的外部中斷引腳，采用中斷響應(yīng)的方式對(duì)所述脈沖信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)同步采集，并對(duì)采集到的脈沖信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理轉(zhuǎn)換相應(yīng)脈沖信號(hào)，得到被測(cè)目標(biāo)角位置變化信息即編碼器旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)以及旋轉(zhuǎn)方向。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果:
[0022]1、本實(shí)用新型增加了 MCU脈沖轉(zhuǎn)換控制單元，有效的解決了其輸出脈沖數(shù)有限的現(xiàn)狀，使磁編碼器具有良好的替換性。
[0023]2、其體積微小，可使用于安裝空間受限制的設(shè)備中。
[0024]3、采用霍爾技術(shù)進(jìn)行非接觸無(wú)刻度位置檢測(cè)，抗振動(dòng)、抗干擾能力強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1a本實(shí)用新型所述風(fēng)電偏航控制器用磁編碼器外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖1b本實(shí)用新型所述風(fēng)電偏航控制器用磁編碼器外部結(jié)構(gòu)左視示意圖；
[0027]圖2本實(shí)用新型所述風(fēng)電偏航控制器用磁編碼器安裝位置示意圖；
[0028]圖3本實(shí)用新型所述風(fēng)電偏航控制器用磁編碼器-永磁鐵的垂直安裝位置示意圖；
[0029]圖4本實(shí)用新型所述風(fēng)電偏航控制器用磁編碼器原理框圖；
[0030]圖5本實(shí)用新型所述風(fēng)電偏航控制器用磁編碼器電路原理圖。
[0031]圖中:1、磁編碼器本體，11、安裝孔，2、旋轉(zhuǎn)軸，3、永磁鐵，4、霍爾傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]鑒于現(xiàn)有風(fēng)電偏航磁控制器用磁編碼器存在的弊端，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理為:磁鋼元件采用永磁體3，將其安裝于編碼器的旋轉(zhuǎn)軸2上，使其隨被測(cè)目標(biāo)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生位置信息變化的磁場(chǎng)；霍爾傳感器4與永磁體3配合，用于檢測(cè)磁場(chǎng)變化信息；并發(fā)送至由單片機(jī)、模擬開關(guān)等組成微型控制單元MCU(霍爾傳感器與MCU可集成于一塊電子線路板上，安裝于編碼器內(nèi)部)，用來(lái)接收和處理永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)信息，并將其轉(zhuǎn)化為PLC、計(jì)數(shù)器等數(shù)據(jù)處理設(shè)備能夠識(shí)別的信號(hào)傳遞出去。其中信號(hào)處理是將傳感器輸出的脈沖數(shù)量進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要的分辨率值，從而實(shí)現(xiàn)增量型磁編碼器的輸出脈沖編程控制。
[0034]基于上述目的，所述的風(fēng)電偏航磁控制器用磁編碼器，包括磁編碼器本體1，隨被測(cè)目標(biāo)同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸2 ;安裝于所述旋轉(zhuǎn)軸2上，隨旋轉(zhuǎn)軸2同步旋轉(zhuǎn)的永磁體3 ;設(shè)置于所述永磁體3下方，采集所述永磁體3角度變化信息并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出的霍爾傳感器4 ;以及接收所述霍爾傳感器4輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)同步采集，并轉(zhuǎn)換成風(fēng)電機(jī)組偏航控制器所需脈沖數(shù)的MCU脈沖轉(zhuǎn)換控制單元。
[0035]其中，磁編碼器本體I如圖1所示，可在其底部三個(gè)相距120°的安裝孔11，用來(lái)將其于被測(cè)對(duì)象連接在一起，從圖2可以看出，將其安裝于偏航控制器的殼體內(nèi)部，用于測(cè)量機(jī)艙相對(duì)于參考零點(diǎn)的位置。
[0036]永磁體3采用兩極圓柱狀徑向永磁體，可固定于編碼器旋轉(zhuǎn)軸2的頂端，并使得該永磁體3位于所述AS5040芯片的上方，永磁3體與芯片封裝表面的間距為1.3mm具有較好的使用效果，其位置圖如圖3所示。
[0037]霍爾傳感器4選用霍爾傳感器芯片AS5040，利用霍