[发明专利]基于虚拟正弦波的实时低速检测装置

说明书

本发明提供了一种基于虚拟正弦波的实时低速检测装置，包括：脉冲编码器，输出Ao、Bo、So、Zo四组脉冲信号，其中脉冲Ao、Bo为等周期等占空比的数字脉冲，So为等周期变占空比脉冲，Zo为归零脉冲；信号调理电路，为脉冲整形电路，采样转化模块，为脉冲转换电路，其四个输入端分接收A、B、S、Z四路脉冲信号，四个输出端分别输出：倍频脉冲AB、方向信号R、归零信号Z和正弦采样信号S；处理器，其输入端连接采样转化模块的四个输出端。本发明达到满足实时与快速的转速计算，使转速的测量精度更高，同时整个计算方式，采用中断与DSP内部计数器，不占用CPU时间，尤其适合直驱型风力发电机组及对于转速闭环的实时控制系统。

技术领域

本发明属于信号检测技术领域，尤其是涉及一种基于虚拟正弦波的实时低速检测装置。

背景技术

在现有技术中，测速方法有两种，模拟电路硬件检测和数字电路计算测速。随着电子信息技术的发展，尤其是DSP数字处理芯片的产生，大大提高了速度检测的精度与范围。而数字电路测速，也有不同的方式，最初的方式是使用外围的模数转换芯片，将模数转换芯片检测到的模拟量转换为数字量，再将数字量通过总线传给CPU，再进行计算。

现在，随着芯片技术的发展，一种芯片上会集成模数转换芯片，而且在芯片内部使用同一总线，使得检测速度更快，同时由于总线在芯片内部，也使得通信不会受到干扰。

对于数字芯片测量转速，CPU处理的方法也有下列几种：1、等时间位差法(M法)。2、等角度计数法(T法)。3、M/T法。

等时间位差法(M法)，使用CPU的两次采样周期，将两次采样检测到的编码器位置计数进行做差，通过角度与时间计算出转速，但是此方法在低转速下，两次检测位置差距很小，再与相同时间的间隔做比，所以在低速的时候就会产生很大误差。

等角度计数法(T法)，使用编码器产生的两次脉冲，触发CPU对于时间的计数，然后通过两次脉冲对于时间计数的比值计算出转速，但是在高转速下，两次脉冲的时间间隔会很小，所以高速的时候也会产生很大的误差。

M/T法是两种方法的结合，即在M法的一个周期后，同时再记录一次最后采样脉冲的时间间隔，然后相加，形成M/T法，即低速的时候，两次检测位置差距很小，位置计数值几乎为零，M法几乎为零，测速结果以T法为主。在高速的时候，两次脉冲时间很小，T法时间计数几乎为零，速度结果以M法为主。

但是无论是M法、T法还是M/T法，都必须要求有编码器脉冲，编码器脉冲必须出现两次才能进行计算提取转速，而且转速计算值在第二次脉冲出现瞬间由于0-1变化出现转速阶跃或者抖动，所以无法实现转速的快速提取。

当今大部分设备、仪器，在使用转速作为闭合控制的实时系统中，必须要求转速计算的实时快速，而这是现有算法无法满足的。

此外，对于大多数转速算法，只对转速信号进行单一的检测，无法对信号进行判断，所以产生了已经趋于稳定的速度系统缓慢漂移直至故障的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于虚拟正弦波的实时低速检测装置，使转速的测量精度更高，同时整个计算方式，采用中断与DSP内部计数器，不占用CPU时间。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于虚拟正弦波的实时低速检测装置，包括脉冲编码器、信号调理电路、采样转化模块和处理器，

首先，脉冲编码器实测的转速输出Ao、Bo、So、Zo四路电信号，然后通过信号调理电路得到两路数字脉冲信号A、B，一路模拟正弦信号S，以及一路归零脉冲信号Z；之后，将此四路信号送进采样转化模块处理，最后将采样转化模块的输出信号送进DSP的CPU处理器中进行计算，得到转速。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：