專(zhuān)利名稱(chēng)：旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車(chē)電子電氣領(lǐng)域，特別是涉及一種傳感器精度的檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
新能源汽車(chē)(例如混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)等)中的位置和速度傳感器，原來(lái)大多采用光電式旋轉(zhuǎn)編碼器，但近年來(lái)卻迅速地被旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)代替。這是因?yàn)樾D(zhuǎn)編碼器雖然有較高的分辨率，但容易震壞，維修頻率高；而旋轉(zhuǎn)變壓器能耐高強(qiáng)度的震動(dòng)， 不怕灰塵和油污，使用壽命長(zhǎng)，故障率低。請(qǐng)參閱圖1，這是一個(gè)基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測(cè)系統(tǒng)。在MCU(微控制器)10的控制下，解碼器(Decoder)Il的一對(duì)輸出端產(chǎn)生一個(gè)高頻的激勵(lì)信號(hào)，如圖2所示。這個(gè)激勵(lì)信號(hào)先經(jīng)過(guò)激勵(lì)緩沖器(Excitation Buffer) 12，即執(zhí)行電壓功率放大，再加到旋轉(zhuǎn)變壓器13的一對(duì)輸入端。旋轉(zhuǎn)變壓器13的兩對(duì)輸出端輸出兩個(gè)調(diào)制信號(hào)，如圖3所示。這兩個(gè)調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)解碼輸入緩沖器(Decoder Input Buffer) 14，即執(zhí)行電壓功率縮小，再加到解碼器11的兩對(duì)輸入端。假設(shè)旋轉(zhuǎn)變壓器13的定子和轉(zhuǎn)子間的旋轉(zhuǎn)角度為θ，那么旋轉(zhuǎn)變壓器13所輸出的兩個(gè)調(diào)制信號(hào)可以簡(jiǎn)單地理解為輸入的激勵(lì)信號(hào)分別與旋轉(zhuǎn)角度θ的正弦、余弦的乘積。解碼器11可以從這兩個(gè)調(diào)制信號(hào)中根據(jù)一定的算法來(lái)求得旋轉(zhuǎn)角度θ，從而實(shí)現(xiàn)角度的測(cè)量。圖1所示的位置檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度由解碼器11、激勵(lì)緩沖器12、旋轉(zhuǎn)變壓器13 和解碼輸入緩沖器14共同決定，該測(cè)量精度直接影響電機(jī)控制的性能。故而準(zhǔn)確地檢測(cè)該位置檢測(cè)系統(tǒng)的精度，特別是其動(dòng)態(tài)精度(指被控電機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)及加速、減速過(guò)程中的角度測(cè)量精度)是非常重要的。目前主要是在電機(jī)測(cè)試臺(tái)架上完成對(duì)圖1所示的位置檢測(cè)系統(tǒng)的精度的檢測(cè)，這樣操作存在以下缺陷其一，電機(jī)測(cè)試臺(tái)架只能測(cè)量該位置檢測(cè)系統(tǒng)在被控電機(jī)的固定轉(zhuǎn)速下的精度， 而無(wú)法測(cè)量在被控電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化(加速或減速)時(shí)的精度。其二，電機(jī)測(cè)試臺(tái)架的背景噪聲較大，對(duì)于精度的檢測(cè)有一定的影響。其三，電機(jī)測(cè)試臺(tái)架的建設(shè)及維護(hù)成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測(cè)系統(tǒng)的精度檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的成本低廉，結(jié)構(gòu)緊湊且功能強(qiáng)大。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路、數(shù)據(jù)采集電路和上位機(jī)；所述轉(zhuǎn)臺(tái)具體包括一個(gè)電機(jī)；[0014]一個(gè)與所述電機(jī)相連接的電機(jī)控制器；安裝在所述電機(jī)的軸上的被測(cè)試的旋轉(zhuǎn)變壓器和一個(gè)光電式旋轉(zhuǎn)編碼器；所述旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路具體包括一個(gè)解碼器；連接所述被測(cè)試的旋轉(zhuǎn)變壓器和解碼器的一個(gè)激勵(lì)緩沖器和一個(gè)解碼輸入緩沖器；所述數(shù)據(jù)采集電路具體包括一個(gè)同步控制電路；連接所述同步控制電路的一個(gè)緩存器；連接所述同步控制電路和被測(cè)試的旋轉(zhuǎn)變壓器的一個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器接口 ；連接所述同步控制電路和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的一個(gè)光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口 ；連接所述同步控制電路和上位機(jī)的一個(gè)上位機(jī)接口。進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)還包括為其余各部分供電的電源。本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)能比較精確的評(píng)估基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測(cè)系統(tǒng)在電機(jī)處于固定轉(zhuǎn)速、及加速、減速過(guò)程中的測(cè)量精度，有助于發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，改進(jìn)設(shè)計(jì)。并且該測(cè)試平臺(tái)的體積較小，成本低廉，對(duì)被測(cè)設(shè)備的影響也小，能客觀的評(píng)估被測(cè)設(shè)備的測(cè)量精度。

圖1是基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中旋轉(zhuǎn)變壓器輸入的一個(gè)激勵(lì)信號(hào)；圖3是圖1中旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的兩個(gè)調(diào)制信號(hào)；圖4是本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4中的轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖4中的旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖4中的數(shù)據(jù)采集電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明10為微控制器(MCU) ；11為解碼器；12為激勵(lì)緩沖器；13為旋轉(zhuǎn)變壓器；14為解碼輸入緩沖器；15為光電式旋轉(zhuǎn)編碼器；20為轉(zhuǎn)臺(tái)；21為電機(jī)控制器；22為電機(jī)；30為旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路；40為數(shù)據(jù)采集電路；41為旋轉(zhuǎn)變壓器接口 ；42為光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口 ；43為同步控制電路；44為緩存器；45為上位機(jī)接口 ；50為上位機(jī)。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖4，本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(tái)20、旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30、數(shù)據(jù)采集電路40和上位機(jī)50。請(qǐng)參閱圖5，所述轉(zhuǎn)臺(tái)20具體又包括一個(gè)電機(jī)控制器21、一個(gè)高速電機(jī)22、被測(cè)試的旋轉(zhuǎn)變壓器13和一個(gè)光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15。其中，電機(jī)控制器21用于控制電機(jī)22勻速、加速或減速旋轉(zhuǎn)。而電機(jī)22僅用于帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)變壓器13和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15旋轉(zhuǎn)， 故該電機(jī)22的功率不需要太大。旋轉(zhuǎn)變壓器13和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15均裝配在電機(jī)軸，該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮旋轉(zhuǎn)變壓器13的替換。請(qǐng)參閱圖6，所述旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30具體又包括一個(gè)解碼器11、一個(gè)激勵(lì)緩沖器12和一個(gè)解碼輸入緩沖器14。其中，解碼器11 一方面輸出激勵(lì)信號(hào)，另一方面接收調(diào)制信號(hào)并計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度。激勵(lì)緩沖器12用于平衡激勵(lì)信號(hào)的電壓功率，解碼輸入緩沖器14 用于平衡調(diào)制信號(hào)的電壓功率。這一部分電路與圖1所示的基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測(cè)系統(tǒng)相一致。請(qǐng)參閱圖7，所述數(shù)據(jù)采集電路40具體又包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器接口 41、一個(gè)光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口 42、一個(gè)同步控制電路43、一個(gè)緩存器44和一個(gè)上位機(jī)接口 45。其中， 旋轉(zhuǎn)變壓器接口 41用于接收解碼器11輸出的基于旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)得到的旋轉(zhuǎn)角度。光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口 42用于接收光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15檢測(cè)得到的旋轉(zhuǎn)角度。同步控制電路 43則用于保證從兩個(gè)獨(dú)立的位置檢測(cè)系統(tǒng)獲得同一時(shí)刻的角度信息。緩存器44用于保存采集到的數(shù)據(jù)。上位機(jī)接口 45用于讓上位機(jī)50能夠控制整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)并從數(shù)據(jù)采集電路 40獲得數(shù)據(jù)加以分析。由于旋轉(zhuǎn)變壓器13和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15是基于不同的控制原理來(lái)配置寄存器、檢測(cè)角度信息和采集數(shù)據(jù)的，因而在圖7所示的數(shù)據(jù)采集電路40中，如何確保獲得兩個(gè)獨(dú)立的位置檢測(cè)系統(tǒng)在同一時(shí)刻的角度信息是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。本實(shí)用新型的同步控制電路43之所以能夠保證對(duì)兩路獨(dú)立檢測(cè)系統(tǒng)的同步控制，是通過(guò)FPGA (Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列)這種基于并行結(jié)構(gòu)的可編程邏輯陣列器件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)數(shù)據(jù)采集電路40接收到需要檢測(cè)角度信息的指令時(shí)，F(xiàn)PGA內(nèi)部?jī)蓚€(gè)獨(dú)立并行的狀態(tài)機(jī)開(kāi)始工作，進(jìn)行初始化，并通過(guò)內(nèi)插延時(shí)來(lái)確保最終獲得的兩個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)系統(tǒng)的角度信息是一致的，即為同一時(shí)刻的角度信息。例如，轉(zhuǎn)臺(tái)20上的旋轉(zhuǎn)變壓器13和旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30作為第一路檢測(cè)系統(tǒng)，其內(nèi)部處理的延遲時(shí)間是已知的，例如為xl。轉(zhuǎn)臺(tái)20上的光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15作為第二路檢測(cè)系統(tǒng)，其內(nèi)部處理的延遲時(shí)間也是已知的，例如為yl。所述同步控制電路43中的第一狀態(tài)機(jī)采集第一路檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)zl時(shí)間后第二狀態(tài)機(jī)采集第二路檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。這里的zl可為正、零、負(fù)。當(dāng)zl為零，表示兩個(gè)并行處理的狀態(tài)機(jī)同時(shí)采集。當(dāng) zl為負(fù)，表示第二狀態(tài)機(jī)先采集，第一狀態(tài)機(jī)后采集。那么同步控制電路43只需保證第一狀態(tài)機(jī)內(nèi)插延時(shí)比第二狀態(tài)機(jī)內(nèi)插延時(shí)多yl+zl-xl的時(shí)間，即可保證從兩路獨(dú)立檢測(cè)系統(tǒng)獲得的是同一時(shí)刻的角度檢測(cè)信息。yl+zl-xl可為正、零、負(fù)。當(dāng)yl+zl-xl為零，表示兩個(gè)狀態(tài)機(jī)均無(wú)需內(nèi)插延時(shí)，或內(nèi)插相同時(shí)間的延時(shí)。當(dāng)yl+zl-xl為負(fù)，表示第二狀態(tài)機(jī)內(nèi)插延時(shí)比第一狀態(tài)機(jī)多。在典型的器件應(yīng)用時(shí)，旋轉(zhuǎn)變壓器13的數(shù)據(jù)帶寬是16bit，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15 的數(shù)據(jù)帶寬是20bit，也就是說(shuō)同一時(shí)間需要36bit的數(shù)據(jù)被保存在緩存器44中。這還沒(méi)有考慮到數(shù)據(jù)采集電路40同時(shí)還需要隨時(shí)響應(yīng)上位機(jī)50的需求，以及將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)50等。本實(shí)用新型同步控制電路43在FPGA中采用高速存儲(chǔ)器的接口和讀寫(xiě)策略，應(yīng)用靈活的FIFO帶寬和深度設(shè)置，將兩路獨(dú)立檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過(guò)至少一個(gè)內(nèi)部FIFO (First In, First Out，先入先出)組成同步的64bit數(shù)據(jù)，再寫(xiě)入緩存器44中；同時(shí)如果上位機(jī) 50有上傳數(shù)據(jù)的需求，F(xiàn)PGA可以通過(guò)乒乓模式將保存于緩存器44中的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)并通過(guò)上位機(jī)接口 45上傳至上位機(jī)50。[0043]所述上位機(jī)50例如為PC機(jī)，其中內(nèi)置有數(shù)據(jù)處理軟件，用來(lái)控制整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)并從數(shù)據(jù)采集電路40獲得數(shù)據(jù)加以分析，提供人機(jī)接口界面等。在控制整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)方面， 包括設(shè)置轉(zhuǎn)臺(tái)20的工作狀態(tài)(電機(jī)22是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，還是加速轉(zhuǎn)動(dòng)，還是減速轉(zhuǎn)動(dòng))；配置旋轉(zhuǎn)變壓器13、旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15的參數(shù)；分析數(shù)據(jù)采集電路40所保存的數(shù)據(jù)，評(píng)估基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度(根據(jù)與光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的檢測(cè)結(jié)果相比較)。再請(qǐng)參閱圖4 圖7，轉(zhuǎn)臺(tái)20中的旋轉(zhuǎn)變壓器13連接旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30中的激勵(lì)緩沖器12和解碼輸入緩沖器14。旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30中的解碼器11連接數(shù)據(jù)采集電路40中的旋轉(zhuǎn)變壓器接口 41。轉(zhuǎn)臺(tái)20中的光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15連接數(shù)據(jù)采集電路40中的光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口 42。數(shù)據(jù)采集電路40中的上位機(jī)接口 45連接上位機(jī)50。雖然圖4中未圖示，但所述旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)還包括有一個(gè)供電電源， 為各個(gè)模塊提供電源。綜上所述，本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)變壓器13和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15同時(shí)裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)軸上，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集電路40記錄旋轉(zhuǎn)變壓器13 和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15在同一時(shí)刻所測(cè)量的角度信息，通過(guò)比較兩者的角度偏差來(lái)評(píng)估基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測(cè)系統(tǒng)的精度。以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限定本實(shí)用新型。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，包括轉(zhuǎn)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路、數(shù)據(jù)采集電路和上位機(jī)；所述轉(zhuǎn)臺(tái)具體包括 一個(gè)電機(jī)；一個(gè)與所述電機(jī)相連接的電機(jī)控制器；安裝在所述電機(jī)的軸上的被測(cè)試的旋轉(zhuǎn)變壓器和一個(gè)光電式旋轉(zhuǎn)編碼器； 所述旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路具體包括 一個(gè)解碼器；連接所述被測(cè)試的旋轉(zhuǎn)變壓器和解碼器的一個(gè)激勵(lì)緩沖器和一個(gè)解碼輸入緩沖器； 所述數(shù)據(jù)采集電路具體包括 一個(gè)同步控制電路； 連接所述同步控制電路的一個(gè)緩存器；連接所述同步控制電路和被測(cè)試的旋轉(zhuǎn)變壓器的一個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器接口； 連接所述同步控制電路和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的一個(gè)光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口； 連接所述同步控制電路和上位機(jī)的一個(gè)上位機(jī)接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，還包括為其余各部分供電的電源。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)，包括安裝在電機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)變壓器和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路、數(shù)據(jù)采集電路和上位機(jī)。本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測(cè)系統(tǒng)能比較精確的評(píng)估基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測(cè)系統(tǒng)在電機(jī)處于固定轉(zhuǎn)速、及加速、減速過(guò)程中的測(cè)量精度，有助于發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，改進(jìn)設(shè)計(jì)。并且該測(cè)試平臺(tái)的體積較小，成本低廉，對(duì)被測(cè)設(shè)備的影響也小，能客觀的評(píng)估被測(cè)設(shè)備的測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01B7/30GK202281593SQ20112037901
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
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