一种获取电机电流的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种获取电机电流的装置及方法。该方法包括以下步骤：将电机电流转换为模拟的电压信号；对模拟的电压信号进行滤波；对经过滤波后的模拟的电压信号进行采样，以转换为数字的电压信号；对数字的电压信号进行FFT变换，通过对频域内的信号功率计算，以折算出电机电流。通过上述方式，本发明专利技术能够排除干扰信号，并且获取对应于控制精度的电流。

Apparatus and method for acquiring motor current

The invention discloses a device and a method for acquiring motor current. The method comprises the following steps: the motor current is converted to analog voltage signal; voltage signal is simulated by filtering; analog voltage signal after filtering is sampled by digital signal is converted into voltage signal; voltage signal to digital FFT transform, through the calculation of signal power on the frequency domain, to calculated motor current. By the above method, the invention can eliminate the interference signal and obtain the current corresponding to the control precision.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业电机
，尤其是涉及一种获取电机电流的装置及方法。
技术介绍
随着现代工业伺服控制系统的应用越来越广，系统内部的重要工作参数也越来越多，而这些参数通常都是以电流的形式反映出来。电流的精度很大程度上就决定了系统的控制精度。为了获取电流，现有技术通常是：首先将电流转换为电压，然后通过ADC(analogue-to-digitalconversion，模数转换)转换器采集该电压来换算电流值。其中，在ADC的处理过程中，现有技术中最广泛采用以下方法。先采样得到一段数字化的电压数据，然后通过求取平均值的处理方式来平滑采样得到的数据。但是，在伺服系统中，由于电机的存在，板卡上会存在很多的干扰信号和谐波信号，而这些信号很容易在模数转换的采样阶段采集到。因此，通过简单求取平均值来换算电流的方法会导致电流的精度受到很大的影响。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种获取电机电流的装置及方法，能够在强干扰的环境中获取高精度的电流。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种获取电机电流的方法，该方法包括以下步骤：将电机电流转换为模拟的电压信号；对模拟的电压信号进行滤波；对经过滤波后的模拟的电压信号进行采样，以转换为数字的电压信号；对数字的电压信号进行FFT变换，通过对频域内的信号功率计算，以折算出所述电机电流。其中，方法还包括：获取电机的干扰信号的频段。其中，方法还包括：根据干扰信号的频段和所需的控制精度来设置滤波的参数；根据干扰信号的频段、采样的速率以及控制精度确定数字的电压信号的有效频带；对数字的电压信号进行FFT变换，以计算出电机电流的步骤包括：根据数字的电压信号的有效频带计算出有效频带的功率谱密度，进而换算出电机电流。其中，对模拟的电压信号进行滤波之前还包括：对模拟的电压信号进行幅度的调整。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种获取电机电流的装置，该装置包括：电流电压转换器，用于将电机电流转换为模拟的电压信号；滤波器，用于对模拟的电压信号进行滤波；ADC转换器，用于对经过滤波后的模拟的电压信号进行采样，以转换为数字的电压信号；FFT转换器，用于对数字的电压信号进行FFT变换，以计算出电机电流。其中，装置还包括：频谱仪，用于获取电机的干扰信号的频段。其中，装置还包括：处理器，用于根据干扰信号的频段和所需的控制精度来设置滤波的参数，并根据干扰信号的频段、采样的速率以及控制精度确定数字的电压信号的有效频带；FFT转换器具体根据数字的电压信号的有效频带计算出有效频带的功率谱密度，进而换算出电机电流。其中，装置还包括：幅度调整器，用于对电流电压转换器转换得到的模拟的电压信号进行幅度的调整。其中，电流电压转换器包括串联的电阻或霍尔传感器。其中，滤波器包括有源滤波或无源滤波实现的带通滤波器、低通滤波器或者二者的组合。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术首先将电机电流转换为模拟的电压信号，然后对模拟的电压信号进行滤波，进而对经过滤波后的模拟的电压信号进行采样，以转换为数字的电压信号，最后对数字的电压信号进行FFT变换，以计算出电机电流。因此，本专利技术通过对电压信号进行滤波和FFT变换，可以过滤掉电压信号中的干扰信号，从而得到高精度的电流。附图说明图1是本专利技术实施例的一种电机电流的获取方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种电机电流的获取装置的结构示意图。具体实施方式请参阅图1，图1是本专利技术实施例的一种电机电流的获取方法的流程图。如图1所示，本专利技术的电机电流的获取方法包括以下步骤：步骤S1：将电机电流转换为模拟的电压信号。本步骤中，具体可以通过串联的电阻或霍尔传感器来实现。步骤S2：对模拟的电压信号进行滤波。优选的，在本步骤之前，还会对模拟的电压信号进行幅度的调整。具体可以是电压的放大、缩小、驱动能力的增强等。优选的，在本步骤之后，还可以进一步对滤波后的模拟的电压信号进行幅度的调整，其中调整方式与滤波前的调整的方式相同，在此不再赘述。步骤S3：对经过滤波后的模拟的电压信号进行采样，以转换为数字的电压信号。步骤S4：对数字的电压信号进行FFT变换，以计算出电机电流。其中，为了增加滤波的精度和FFT计算的精度，在进行步骤S3和步骤S4之前，先获取电机的干扰信号的频段。进一步获取电机电流的控制精度。然后根据该干扰信号的频段和所需的控制精度来设置滤波的参数，例如滤波的带宽等。并进一步根据干扰信号的频段、采样的速率以及控制精度确定数字的电压信号的有效频带。使得滤波的参数和FFT变换的频带都避开了干扰信号的频段。从而在滤波时，能够将干扰信号进行滤除，进一步的，能够只在有效频带中进行FFT转换。步骤S4具体为根据数字的电压信号的有效频带计算出有效频带的功率谱密度，进而换算出电机电流。由于是在电压信号的有效频带中计算出电机电流，因此，该电机电流中含有的干扰信号较少，精度较高。因此，本专利技术能够排除干扰信号，因此可以在强干扰的环境中获取高精度的电机电流。进一步的，由于本专利技术的滤波的参数和有效频带都基于控制精度来设置，因此本专利技术获取的电机电流符合所需的控制精度。本专利技术实施例还提供了一种获取电机电流的装置，该装置可以应用到前文所述的方法当中。具体该装置的结构请参阅图2。如图2所示，获取电机电流的装置20包括电流电压转换器21、滤波器22、ADC转换器23以及FFT转换器24。其中，电流电压转换器21用于将电机电流转换为模拟的电压信号。电流电压装换器21包括串联的电阻或霍尔传感器。还可以通过运放的有源方式形成。滤波器22用于对模拟的电压信号进行滤波。滤波器22包括有源滤波或无源滤波实现的带通滤波器、低通滤波器或者二者的组合。ADC转换器23用于对经过滤波后的模拟的电压信号进行采样，以转换为数字的电压信号。FFT转换器24用于对数字的电压信号进行FFT变换，以计算出电机电流。本实施例中，装置20还包括频谱仪25、处理器26和幅度调节器27。其中，频谱仪25用于获取电机的干扰信号的频段。处理器26用于根据干扰信号的频段和所需的控制精度来设置滤波的参数，例如滤波的带宽。并根据干扰信号的频段、采样的速率以及控制精度确定数字的电压信号的有效频带。FFT转换器24具体根据数字的电压信号的有效频带计算出有效频带的功率谱密度，进而换算出电机电流。其中，本实施例中，FFT转换器24和处理器26可以集成为一个控制器，其中该控制器包括一个ADC接口，用于与ADC转换器23连接。也可以将ADC转换器23、FFT转换器24以及处理器26集成为一个控制器。具体结构取决于实际应用场景，在此不作限制。幅度调整器27用于对电流电压转换器21转换得到的模拟的电压信号进行幅度的调整。具体可以是电压的放大、缩小、驱动能力的增强等的调整。本实施例中，幅度调整器27为一个，其设置在电流电压转换器21和滤波器22之间。在其他实施例中，幅度调节器27还可以为两个，一个如图2所示的设置，另一个设置在滤波器22和ADC转换器23之间，用于对经过滤波器22滤波后的模拟的电压信号进行幅度的调整。其中，具体调整如前文所述，在此不再赘述。因此，本专利技术能够排除干扰信号，因此可以在强干扰的环境中获取高精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取电机电流的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将所述电机电流转换为模拟的电压信号；对所述模拟的电压信号进行滤波；对经过滤波后的所述模拟的电压信号进行采样，以转换为数字的电压信号；对所述数字的电压信号进行FFT变换，通过对频域内的信号功率计算，以折算出所述电机电流。

【技术特征摘要】
1.一种获取电机电流的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将所述电机电流转换为模拟的电压信号；对所述模拟的电压信号进行滤波；对经过滤波后的所述模拟的电压信号进行采样，以转换为数字的电压信号；对所述数字的电压信号进行FFT变换，通过对频域内的信号功率计算，以折算出所述电机电流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取电机的干扰信号的频段。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述干扰信号的频段和要求的控制精度来设置滤波的参数；根据所述干扰信号的频段、采样的速率以及所述控制精度确定所述数字的电压信号的有效频带；所述对所述数字的电压信号进行FFT变换，以计算出所述电机电流的步骤包括：根据所述数字的电压信号的有效频带计算出所述有效频带的功率谱密度，进而换算出所述电机电流。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述模拟的电压信号进行滤波之前还包括：对所述模拟的电压信号进行幅度的调整。5.一种获取电机电流的装置，其特征在于，所述装置包括：电流电压转换器，用于将所述电机电流转换为模拟的电压信号；滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲道奎，王宏玉，徐方，王德生，刘世昌，宋吉来，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21