[发明专利]一种双旋转变压器解码系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转轴的位置检测领域，特别涉及一种双旋转变压器解码系统和方法。

背景技术

目前，有些设备具有两个或者多个旋转轴，往往需要检测其旋转过程中旋转轴的相对位置。例如，双转子电机具有两个机械轴，两个机械轴可以实现不同转速运转。双转子电机由于体积小、重量轻，而且工作效率也高，应用于电动汽车还具有差速器的功能，能够减轻整车重量并扩大车内闲用空间。因此，此类电机应用于在电动汽车将具有很大的优势。采用矢量控制的电机调速系统中，需要实时检测转子位置或转速,控制器将检测到的信息与目标值相比较并对输出作出相应的调整，以使电机的转速或转角更加符合目标值，从而实现位置、速度及转矩的闭环控制。

旋转变压器是一种高精度的电磁感应式传感器，可用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度。将旋转变压器安装在旋转轴上能够测量出旋转轴设备中旋转轴的相对位置和相对速度。旋转变压器因结构简单,且抗冲击能力强，越来越被广泛地应用于车用电机中。

旋转变压器由定子和转子组成，其中定子或转子绕组作为变压器的原边，接收励磁电压，转子或定子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电动势；由于旋转变压器输出的是正弦交流信号，无法直接应用，需要对其输出进行特别的转换，使其能变成一个与转子相对于定子转角成一定比例关系的数据，即为解码。其中解码方式由多种，如软件解码、硬件解码，软件解码对软件平台和编程水平要求较高，具有高可靠性、抗干扰强、运行速度慢等特点，比如调用反正切的方法、查表法等，硬件解码对硬件平台要求高，具有复制、难实现、性能高、易受干扰等特点。现有比较成熟的技术中仅有针对安装于单轴的旋转变压器的解码系统，这种系统无法用于多轴系统中求解相对位置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种双旋转变压器解码系统。该系统结合旋转变压器解码电路模块和嵌入式处理器模块求取双旋转轴设备两个旋转轴的相对位置信息，具有解码精度高以及可靠性高的优点。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述系统实现的双旋转变压器解码方法。

本发明的第一目的通过以下技术方案实现：一种双旋转变压器解码系统，包括第一旋转变压器解码电路模块、第二旋转变压器解码电路模块和嵌入式处理器模块；所述第一旋转变压器解码电路模块的输入端与安装在双旋转轴设备第一旋转轴上的旋转变压器输出端连接，所述第二旋转变压器解码电路模块的输入端与安装在双旋转轴设备第二旋转轴上的旋转变压器输出端连接；所述第一旋转变压器解码电路模块和第二旋转变压器解码电路模块通过串口或并口与嵌入式处理器模块连接。

优选的，所述嵌入式处理器模块的其中三个I/O端口连接三相直接输出接口。

优选的，所述嵌入式处理器模块的其中三个I/O端口分别连接开集电路。

更进一步的，所述开集电路由NPN三极管和电阻组成，其中NPN三极管的基极连接嵌入式处理器模块的I/O端口，发射极接地，集电极连接电阻后作为开集电路的输出端。

优选的，所述嵌入式处理器模块的其中三个I/O端口连接单端转差分电路。

优选的，所述第一旋转变压器解码电路模块包括第一旋转变压器解码芯片、第一励磁缓冲电路和第一信号预处理电路；所述第一旋转变压器解码芯片励磁信号输出端通过第一励磁缓冲电路连接安装在双旋转轴设备第一旋转轴上的旋转变压器，该旋转变压器正余弦信号输出端通过第一信号预处理电路连接第一旋转变压器解码芯片正余弦信号输入端；

所述第二旋转变压器解码电路模块包括第二旋转变压器解码芯片、第二励磁缓冲电路和第二信号预处理电路；所述第二旋转变压器解码芯片励磁信号输出端通过第二励磁缓冲电路连接安装在双旋转轴设备第二旋转轴上的旋转变压器，该旋转变压器正余弦信号输出端通过第二信号预处理电路连接第二旋转变压器解码芯片正余弦信号输入端。

更进一步的，所述嵌入式处理器为单片机模块；所述第一旋转变压器解码芯片和第二旋转变压器解码芯片均为AD2S1200芯片，第一旋转变压器解码芯片 的励磁信号输出端EXC和与第一励磁缓冲电路的输入端连接；第二旋转变压器解码芯片的励磁信号输出端EXC和与第二励磁缓冲电路的输入端连接。

更进一步的，所述第一信号预处理电路包括第一正弦信号预处理模块和第一余弦信号预处理模块；