[实用新型]一种正余弦编码器细分装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及数控机床电机转子位置检测领域，尤其涉及一种针对正余弦编码器输出的正余弦信号进行处理的正余弦编码器细分装置。

背景技术

随着功率电子技术与计算机控制技术的发展，在当前的数控机床中一般采用永磁同步电机组成的伺服系统来控制电机的位置转速等参数，而进行电机控制的关键问题之一就是转子的位置监测，转子当前位置直接决定着系统的控制方式、变频器的开关方式及输出频率。因此要实现高速高精加工，伺服驱动装置必须具备高分辨率的转子位置检测系统。目前常用的角度位置装置有：

采用高分辨率的光电编码器，为了提高输出的分辨率，必须特高物理刻线的密度，而此项措施主要受到编码器体积、制造工艺的影响。

使用旋转编码器配备角度解码器(RDC)，旋转变压器正余弦的信号送入专用芯片，输出一定位数的角度数字信号，此时，旋转变压器需配置专用励磁电源芯片，而且由于RDC芯片本身的限制此种方法只能适用于转速比较低的场合。

因此有必要提供一种可以计算出电机转子高精度的角度值的正余弦编码器细分装置，而不需要无限制的提高物理刻线密度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有偏差补偿、高速高精度优点的正余弦编码器细分装置，从而为位置伺服控制系统提供更加精确的位置信号来满足精确控制的要求。

为实现上述目的，本实用新型提供一种正余弦编码器细分装置，其特征在于：差分信号接收放大模块、正余弦模数转换模块、整形比较方波产生模块、电平转换模块、区间细分计数模块、转向判断模块、偏差分离计算模块、及角度计算模块，其中正余弦模数转换模块、整形比较方波产生模块分别与差分信号接收放大模块连接；电平转换模块与整形比较方波产生模块连接；区间细分计数模块、转向判断模块分别与电平转换模块连接；偏差分离计算模块与正余弦模数转换模块连接；角度计算模块与区间细分计数模块、转向判断模块、正余弦模数转换模块、偏差分离计算模块连接。

进一步的，所述区间细分计数模块、转向判断模块均采用现场可编程门阵列FPGA芯片。

进一步的，所述角度计算模块与偏差分离计算模块共用一个数字信号处理器DSP芯片。

本实用新型所述的正余弦编码器细分装置具有以下优点：该正余弦编码器细分装置通过设置正余弦模数转换模块、采用现场可编程门阵列FPGA芯片的区间细分计数模块和转向判断模块，以及采用DSP芯片的角度计算模块，使得该装置的细分速度高，最快可达100kHz的细分频率(每次细分时间)，并且具有较高的细分倍数。尤其在采用12位AD数模转换器的前提下可以达到8388608倍的细分倍数。偏差分离计算模块进行偏差实时补偿，使得正余弦编码器输出信号的各种偏差在数据处理中被滤除，将进一步提高细分装置的精度。整个装置通过数字信号处理器DSP、现场可编程门阵列FPGA、高速模数转换器ADC的互相配合，实现了高速高精度的数据采集，高速的数据处理，高速高精度的数据输出。装置在一块电路板上实现所用功能，便于批量生产和安装，可广泛用于数控机床等对角度位置测量要求较高的领域。

附图说明

图1为符合本实用新型的正余弦编码器细分装置的结构框图；

图2为图1所示的正余弦编码器细分装置的工作流程示意图。

以下结合附图对本实用新型专利做进一步的详细说明。

具体实施方式

下面将结合附图1、2对本实用新型作进一步说明。但本实用新型的内容不仅仅局限如此。

请参阅图1，符合本实用新型的正余弦编码器细分装置，其包括差分信号接收放大模块1、正余弦模数转换模块2、整形比较方波产生模块3、电平转换模块4、区间细分计数模块5、转向判断模块6、偏差分离计算模块7及角度计算模块8。其中正余弦模数转换模块2、整形比较方波产生模块3分别与差分信号接收放大模块1连接；电平转换模块4与整形比较方波产生模块3连接；区间细分计数模块5、转向判断模块6分别与电平转换模块4连接；偏差分离计算模块7与正余弦模数转换模块2连接；角度计算模块8与区间细分计数模块5、转向判断模块6、正余弦模数转换模块2、偏差分离计算模块7连接。

所述差分信号接收放大模块1用于接收正余弦编码器100送出的两路模拟正余弦差分信号、输出共模电压为0V的正余弦模拟差分信号。

所述正余弦模数转换模块2用于接收差分信号接收放大模块1处理后的两路正余弦模拟差分信号、并对此两路正余弦模拟差分信号的电压值进行A/D转换，以获得两路正余弦模拟差分信号电压值对应的数字量。