基于無線電能傳輸和電磁感應(yīng)的角度測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無線電能傳輸和電磁感應(yīng)的角度測(cè)量方法。單片機(jī)產(chǎn)生高頻方波信號(hào)，通過信號(hào)高頻方波信號(hào)放大電路和高頻方波信號(hào)濾波電路處理，以電磁波形式輻射到轉(zhuǎn)子電路上；轉(zhuǎn)子電路接收供能量為電路中的芯片供電，并產(chǎn)生低頻正弦信號(hào)，低頻正弦信號(hào)經(jīng)處理產(chǎn)生發(fā)射交流信號(hào)，并輻射到定子電路上；定子電路產(chǎn)生初階角度信息信號(hào)，并經(jīng)整流得到角度直流信號(hào)，角度直流信號(hào)傳入單片機(jī)經(jīng)過處理后，得到轉(zhuǎn)子和定子之間的角度信息。本發(fā)明方法測(cè)量精度高，成本低，安裝方便，便于維護(hù)和管理，對(duì)環(huán)境的要求不苛刻，只要不在強(qiáng)磁環(huán)境下工作，便可以精確地、穩(wěn)定地、快速地完成任務(wù),解決了角度測(cè)量方法的可靠性，精度，以及成本等諸多問題。
【專利說明】基于無線電能傳輸和電磁感應(yīng)的角度測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及角度傳感器的角度測(cè)量方法，尤其涉及一種基于無線電能傳輸和電磁感應(yīng)的角度測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]角度傳感器作為電機(jī)中的一個(gè)重要的基礎(chǔ)元件，在許多具有重大戰(zhàn)略意義的產(chǎn)業(yè)中都占有重要地位。在高效節(jié)能產(chǎn)業(yè)中，高效內(nèi)燃機(jī)的實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要方式就是精確控制燃油與空氣輸入的節(jié)氣閥；在高端裝備制造產(chǎn)業(yè)中，航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)與控制系統(tǒng)需要對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)角的精確控制，智能制造裝備產(chǎn)業(yè)中更是將新型傳感技術(shù)作為發(fā)展重點(diǎn)在第一條列出，多維精密機(jī)床的實(shí)現(xiàn)都之有關(guān)；新能源汽車產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)汽車的均勻高效加速也需要對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)角有個(gè)精確的檢測(cè)。
[0003]相對(duì)于低壽命、難維護(hù)的接觸式角度傳感器，非接觸式的角度傳感器可以避免摩擦，進(jìn)而避免影響測(cè)量精度以及關(guān)鍵部件上的不可靠性。
[0004]主要的非接觸角度傳感器有光電式角度傳感器。但是，該傳感器一般對(duì)使用的環(huán)境要求比較的苛刻，有少許的灰塵進(jìn)入光柵都會(huì)給傳感器帶來致命的破壞，抗振性也較差，對(duì)于安裝的要求非常的高，有少許的偏差就會(huì)使傳感器不能正常工作，而且價(jià)格昂貴，非一般人和企業(yè)能用。
[0005]為了解決角度傳感器的可靠性，精度，以及成本等諸多問題，在此提出一種基于無線電能傳輸和電磁感應(yīng)的角度測(cè)量方法。這種角度測(cè)量方法不僅測(cè)量精度高，而且成本低，安裝方便，便于維護(hù)和管理，對(duì)環(huán)境的要求也沒有光電式那樣苛刻，只要不在強(qiáng)磁環(huán)境下工作，便可以精確地、穩(wěn)定地、快速地完成任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明從電磁式角度傳感器入手，開發(fā)一種滿足工程需要的小型化、低成本、高精度的基于無線電能傳輸和電磁感應(yīng)的角度測(cè)量方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
基于無線電能傳輸和電磁感應(yīng)的角度測(cè)量方法，適用于靜止角度測(cè)量和高速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的角度測(cè)量，包含如下步驟:
1)定子電路中的單片機(jī)產(chǎn)生高頻方波信號(hào)，所述的高頻方波信號(hào)通過信號(hào)高頻方波信號(hào)放大電路和高頻方波信號(hào)濾波電路產(chǎn)生高頻正弦信號(hào)；
2)所述的高頻正弦信號(hào)通過供能交流信號(hào)諧振電路產(chǎn)生供能交流信號(hào)，所述的供能交流信號(hào)的能量通過能量發(fā)射線圈以電磁波形式輻射到轉(zhuǎn)子電路上；
3)轉(zhuǎn)子電路中的能量接收線圈接收定子電路中的能量發(fā)射線圈輻射出來的供能交流信號(hào)，并通過整流電路，產(chǎn)生直流電，為轉(zhuǎn)子電路中的芯片供電；
4)轉(zhuǎn)子電路中的振蕩電路在供電后，產(chǎn)生振蕩信號(hào)，所述的振蕩信號(hào)通過低頻正弦信號(hào)濾波電路，產(chǎn)生低頻正弦信號(hào)；5)所述的低頻正弦信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)子電路中發(fā)射交流信號(hào)諧振電路處理后，產(chǎn)生發(fā)射交流信號(hào)，所述的發(fā)射交流信號(hào)通過發(fā)射線圈以電磁波形式輻射到定子電路上；
6)定子電路中的角度信號(hào)接收線圈接收轉(zhuǎn)子電路中發(fā)射線圈發(fā)射出來的發(fā)射交流信號(hào)，并在通過角度信號(hào)放大電路后產(chǎn)生初階角度信息信號(hào)；
7)所述的初階角度信息信號(hào)為正弦交流信號(hào)，并且該初階角度信息信號(hào)的幅值大小Vp與轉(zhuǎn)子和定子之間的角度Θ有如下關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種基于無線電能傳輸和電磁感應(yīng)的角度測(cè)量方法，適用于靜止角度測(cè)量和高速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的角度測(cè)量，其特征在于，包含如下步驟: 1)定子電路中的單片機(jī)(4)產(chǎn)生高頻方波信號(hào)，所述的高頻方波信號(hào)通過信號(hào)高頻方波信號(hào)放大電路(5)和高頻方波信號(hào)濾波電路(6)產(chǎn)生高頻正弦信號(hào)； 2)所述的高頻正弦信號(hào)通過供能交流信號(hào)諧振電路(7)產(chǎn)生供能交流信號(hào)，所述的供能交流信號(hào)的能量通過能量發(fā)射線圈(8)以電磁波形式輻射到轉(zhuǎn)子電路上； 3)轉(zhuǎn)子電路中的能量接收線圈(9)接收定子電路中的能量發(fā)射線圈(8)輻射出來的供能交流信號(hào)，并通過整流電路(10)，產(chǎn)生直流電，為轉(zhuǎn)子電路中的芯片供電； 4)轉(zhuǎn)子電路中的振蕩電路(11)在供電后，產(chǎn)生振蕩信號(hào)，所述的振蕩信號(hào)通過低頻正弦信號(hào)濾波電路(12)，產(chǎn)生低頻正弦信號(hào)； 5)所述的低頻正弦信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)子電路中發(fā)射交流信號(hào)諧振電路(13)處理后，產(chǎn)生發(fā)射交流信號(hào)，所述的發(fā)射交流信號(hào)通過發(fā)射線圈(14)以電磁波形式輻射到定子電路上； 6)定子電路中的角度信號(hào)接收線圈(I)接收轉(zhuǎn)子電路中發(fā)射線圈(14)發(fā)射出來的發(fā)射交流信號(hào)，并在通過角度信號(hào)放大電路(2)后產(chǎn)生初階角度信息信號(hào)； 7)所述的初階角度信息信號(hào)為正弦交流信號(hào)，并且該初階角度信息信號(hào)的幅值大小Vp與轉(zhuǎn)子和定子之間的角度Θ有如下關(guān)系:￥p = k sin θ 其中，k為常數(shù)； 8)所述的初階角度信息信號(hào)經(jīng)過角度信號(hào)整流電路(3)處理后，得到角度直流信號(hào)，所述角度直流信號(hào)傳入單片機(jī)(4)并且經(jīng)過處理后，即可以得到轉(zhuǎn)子和定子之間的角度信息； 9)單片機(jī)(4)以每秒A次的速度采樣轉(zhuǎn)子和定子之間的角度Θ，并根據(jù)兩次采樣的角度差計(jì)算出轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω，計(jì)算公式如下:ω = A* (O1 — ΘΞ) 其中，θ1、θ2為連續(xù)兩次采樣的角度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線電能傳輸和電磁感應(yīng)的角度測(cè)量方法，其特征在于，所述的定子電路包括: 單片機(jī)(4)，用來產(chǎn)生和處理電信號(hào)，并且根據(jù)接受到的電信號(hào)，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理得到角度值，并且輸出到顯示屏上； 高頻方波信號(hào)放大電路(5)，對(duì)單片機(jī)輸出的供能高頻方波信號(hào)進(jìn)行功率放大；高頻方波信號(hào)濾波電路(6)，對(duì)輸出或者輸入的電信號(hào)進(jìn)行濾波，減小外部雜波的干擾； 供能交流信號(hào)諧振電路(7)，對(duì)輸出的供能交流信號(hào)進(jìn)行電流放大； 能量發(fā)射線圈(8)，將具有功率的電信號(hào)以電磁波的形式向外輻射； 角度信號(hào)接收線圈(1)，接收由轉(zhuǎn)子電路中發(fā)射線圈發(fā)射出來的發(fā)射交流信號(hào)； 角度信號(hào)放大電路(2 )，對(duì)角度信號(hào)接收線圈(I)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大； 角度信號(hào)整流電路(3)，對(duì)接收到的初階角度信息信號(hào)進(jìn)行處理，得到該信號(hào)與角度有關(guān)的量而剔除與角度無關(guān)的量，即取初階角度信息信號(hào)的峰值；基準(zhǔn)電壓VREF產(chǎn)生電路，為電路中的信號(hào)提供一定的直流偏置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的基于無線電能傳輸和電磁感應(yīng)的角度測(cè)量方法，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子電路包括: 能量接收線圈(9)，接收定子電路發(fā)射出來的由供能交流信號(hào)產(chǎn)生的電磁波； 整流電路(10)，對(duì)接收到的供能交流信號(hào)進(jìn)行整流，產(chǎn)生能為轉(zhuǎn)子電路提供的直流電源； 振蕩電路(11)，用于產(chǎn)生低頻正弦信號(hào)，提供發(fā)射線圈輻射電磁波的載體； 低頻正弦信號(hào)濾波電路(12)，對(duì)振蕩電路(11)產(chǎn)生的低頻正弦信號(hào)進(jìn)行濾波，減少因?yàn)楦蓴_產(chǎn)生的高頻噪聲信號(hào)； 發(fā)射交流信號(hào)諧振電路(13)，對(duì)輸出的發(fā)射交流信號(hào)進(jìn)行電流放大； 發(fā)射線圈(14 )，向定子電路發(fā)射發(fā)射交流信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01B7/30GK103925869SQ201410124951
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】林逸銘, 鄭翰, 李霄霄 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)