[发明专利]基于双速感应同步机的绝对值旋转编码器

权利要求书

1.一种基于双速感应同步机的绝对值旋转编码器，其特征在于：该编码器包括检测部分、控制与传输部分；检测部分采用双速感应同步机，控制与传输部分包括DC/DC电源电路、激磁信号产生电路、低频滤波与功率放大电路、微信号调理电路、正余弦-数字信号转换电路和微处理器系统；外部输入+5V电源信号后，通过DC/DC电源电路转换出三路电源信号供后级系统工作，旋转编码器内部微处理器系统输出原始激磁信号，通过激磁电流-电压信号转换电路、低频滤波与功率放大电路后生成激磁信号，供给双速感应同步机；旋转编码器轴系跟随外部系统旋转，生成对应角度信息的正余弦信号，经过微信号调理电路、正余弦-数字信号转换电路生成角度数字信号，通过微处理器系统处理后实现角度输出。

2.根据权利要求1所述的旋转编码器，其特征在于：该旋转编码器呈一体化机电结构，采用全空心结构，两侧留有支架，可用于柔性定位，空心轴部分有定位孔作为转轴固定，外部连接线采用侧面出线；内部通过限位台阶和限位螺钉对电路板进行固定。

3.根据权利要求1所述的旋转编码器，其特征在于：所述的双速感应同步机在外壳上固定定子，在转轴上固定转子，采用连续式绕组激磁输入，分段式绕组鉴幅输出，使用滑环作为电气接触，通过定子基板引出粗精两通道正余弦信号线，通过转子基板引出激磁信号线，两类引线分两侧引出，粗精两个通道速比为1：90～360；该旋转编码器实现输出16～24位分辨率角度数字信号，转换精度达到5″～20″。

4.根据权利要求1或2或3所述的旋转编码器，其特征在于：所述的激磁信号产生电路通过使用定时器和预设波形数值查表来控制DA寄存器存入数据，进而通过DA输出分段台阶式正弦电流激磁信号；后级电流-电压信号转换电路将分段台阶式电流信号通过采样变换输出分段台阶式正弦电压信号。

5.根据权利要求1或2或3所述的旋转编码器，其特征在于：其中DC/DC电源电路采用多路DC转换，外部输入+5V电源信号时，内部通过多路转换产生+5V、-5V、+3.3V三路DC电源。

6.根据权利要求1或2或3所述的旋转编码器，其特征在于：所述的低频滤波与功率放大电路处理分段台阶正弦电压信号，通过二阶低通滤波，滤除高频干扰；将信号进行偏置放大得到一路激磁信号U_RH，为防止两路激磁信号U_RH和U_RL之间不同步产生较大相位差，另一路激磁信号U_RL通过对U_RH进行隔直反向运算得到；这样实现连续式正弦电压激磁信号。

7.根据权利要求1或2或3所述的旋转编码器，其特征在于：所述的微信号调理电路，采用两级放大运算，第一级运算放大667倍，第二级运算放大3倍，两级放大2000倍将粗、精通道的正余弦信号放大为可处理信号；信号后级使用二阶带通滤波器滤除低频和高频的噪音、杂波干扰；正余弦-数字信号转换电路，采用两路R/D转换，将粗通道正余弦信号CS1~CS4转换为10位数字角度信号，将精通道正余弦信号FS1~FS4转换为12位数字角度信号。

8.根据权利要求1或2或3所述的旋转编码器，其特征在于：正余弦-数字信号转换电路，粗通道采用10位分辨率，跟踪速度采用800rps，带宽采用1000Hz，将粗通道正余弦信号CS1~CS4转换为10位数字角度信号，精通道采用12位分辨率，跟踪速度采用500rps，带宽采用1000Hz，将，将精通道正余弦信号FS1~FS4转换为12位数字角度信号。

9.根据权利要求1或2或3所述的旋转编码器，其特征在于：所述的微处理器系统包括系统监控电路和系统软件部分；微处理器通过总线控制读取粗精两通道数据，其中粗通道10位分辨率数据，精通道12位分辨率数据；取粗通道数据的低4位和精通道数据的高4位进行象限区分和纠错补偿处理，通过组合纠错补偿后得到16位角度位置数据；当外部控制设备在向旋转编码器通信取数时，微处理器通过接口协议配置向外传输16位角度位置数据。