一种角度检测设备制造技术

本发明专利技术提出了一种角度检测设备，属于检测技术领域。该角度检测设备包括旋转变压器和信号处理装置。旋转变压器包括至少四根引线，其中至少两根引线为励磁引线，至少两根引线为信号引线。信号处理装置包括励磁电路，以连接励磁引线且为励磁引线提供励磁信号；包括信号采集电路，以连接信号引线且从信号引线采集旋转变压器的位置信号；以及包括角度计算电路，以连接信号采集电路并根据信号采集电路发来的位置信号计算旋转变压器的旋转角度。本发明专利技术提出了一种能够为电感式旋转变压器，尤其是仅具有四根引线(两根为励磁引线，两根为信号引线)的电感式旋转变压器提供有效的信号处理的技术，得到较为精确的旋转变压器的旋转角度。

【技术实现步骤摘要】
一种角度检测设备
本专利技术属于检测
，涉及一种检测设备，尤其是一种角度检测设备。
技术介绍
电动汽车、工业自动化、机器人、纺织机械和航空航天等行业均离不开旋转电机的高性能控制，因而需要电机旋转角度传感器，并且经常要求将其应用在高温环境下。当前，光电式角度编码器因可以容易地实现电机旋转角度的检测而得到了广泛应用，但这种光电式角度编码器含有光电元器件和半导体器件，因而无法应用在高温环境中。旋转变压器是一种可以实现旋转角度检测的传感器，由于其不使用光电转换器件，因而可以在较高温度的环境中使用。当前，旋转变压器基本上均为六线式旋转变压器，其6根引线中，2根为励磁引线，4根为信号引线，引线较多，系统维修繁琐，可靠性不高。当前，针对这种6引线的旋转变压器，配置有信号处理装置，这些信号处理装置中电路构成复杂庞大，也不适于作为电感式(尤其是四线式)旋转变压器的信号处理装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够对电感式旋转变压器进行有效的信号处理与计算且结构较为简单的角度检测设备。为了达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种角度检测设备，包括旋转变压器和信号处理装置；所述旋转变压器包括至少四根引线，其中至少两根所述引线为励磁引线，至少两根所述引线为信号引线；所述信号处理装置包括励磁电路，以连接所述励磁引线且为所述励磁引线提供励磁信号；包括信号采集电路，以连接所述信号引线且从所述信号引线采集所述旋转变压器的位置信号；以及包括角度计算电路，以连接所述信号采集电路并根据所述信号采集电路发来的所述位置信号计算所述旋转变压器的旋转角度。所述信号采集电路为信号采样电路；或者，所述信号采集电路为同步检波电路。所述励磁信号为正弦波信号或者矩形波信号。所述信号处理装置还包括时控电路；所述时控电路与所述励磁电路和所述信号采集电路均连接，以控制所述励磁电路提供所述励磁信号以及控制所述信号采集电路的信号采集节拍；优选地，所述信号处理装置包括两个所述信号采集电路。所述信号采集电路的输入端连接有带通滤波器，以对所述信号引线输出的信号进行滤波处理；优选地，所述信号处理装置包括两组所述带通滤波器和所述信号采集电路。所述信号采集电路和所述角度计算电路之间连接有低通滤波器，以对所述信号采集电路输出的信号进行低通滤波处理；优选地，所述信号处理装置包括两组所述低通滤波器和所述信号采集电路。所述信号采集电路为模拟电路；或者，所述信号采集电路为数字电路；或者，所述信号采集电路为数字和模拟混合电路。所述角度计算电路为数字电路；或者，所述角度计算电路为数字和模拟混合电路。所述旋转变压器包括定子和转子，定子包括定子轭和定子检测齿，所述定子检测齿设置在所述定子轭上；转子包括转子铁心，转子铁心的表面设置有转子凸极；定子检测齿数为4*P，P为正整数；转子凸极数为Q，Q为正整数；Q大于1时，Q个所述转子凸极沿所述转子的圆周表面均匀分布；所述定子轭和所述定子检测齿由导磁材料制成；所述转子铁心由导磁材料构成；每个所述定子检测齿上最多绕1个线圈；所述旋转变压器包括至少一套检测线圈系统；每套检测线圈系统包括多个绕在所述定子检测齿上的线圈，所述线圈的电感随所述转子的旋转角度的变化而变化，以根据所述线圈的电感的变化检测所述转子的旋转角度；优选地，每套所述检测线圈系统中，多个所述线圈构成桥式电路，所述桥式电路的各桥臂由一个所述线圈构成或由多个所述线圈串联构成，从所述桥式电路的桥臂相交的接点处引出引线，作为励磁引线或信号引线；每套所述检测线圈系统既包含励磁引线，又包含信号引线；各所述桥臂的线圈的合成电感的基波相位依次相差90度。优选地，每套所述检测线圈系统中：包括至少四组定子线圈，每组定子线圈包括至少一个所述线圈；所有组所述定子线圈组成桥式电路，每组定子线圈构成所述桥式电路的一个桥臂；所述桥式电路中，每两个相交的桥臂在相交处构成一个接点，从每个所述接点处引出一根引线。优选地，每套检测线圈系统均包括四组定子线圈，构成四桥臂的桥式电路，具有四个接点，从四个所述接点处引出四根引线，其中两根所述引线为励磁引线，另外两根所述引线为信号引线。优选地，所述定子还包括定子辅助齿，以改善磁路系统的对称性；所述定子辅助齿设置在所述定子检测齿的外侧；所述定子辅助齿的材料为导磁材料。优选地，所述定子还包括定子解耦齿，以减少绕有线圈的所述定子检测齿之间的磁耦合；所述定子解耦齿设置在绕有线圈的所述定子检测齿的两侧，绕有线圈的所述定子检测齿之间至少设置1个定子解耦齿；所述定子解耦齿的材料为导磁材料。优选地，所述定子轭所跨越的角度小于360度。优选地，所述转子布置在所述定子的内部；或者，所述转子布置在所述定子的外部。所述旋转变压器包括两套或两套以上的检测线圈系统；至少两套所述检测线圈系统的线圈设置在同一个定子上；每套所述检测线圈系统连接有一个所述信号处理装置；优选地，各套所述检测线圈系统之间，励磁引线共用，信号引线独立；或者，各套所述检测线圈系统之间，励磁引线独立，信号引线独立。所述角度检测设备包括至少两个旋转变压器；所述角度检测设备包括与旋转变压器数目相等的信号处理装置；所述信号处理装置与所述旋转变压器一一对应地连接；优选地，所述至少两个旋转变压器至少包括第一旋转变压器和第二旋转变压器；第一旋转变压器的转子包括且仅包括1个转子凸极；第二旋转变压器的转子包括2个或2个以上的转子凸极；至少第一旋转变压器的转子和第二旋转变压器的转子设置为同步转动；优选地，第一旋转变压器的定子检测齿数为4*M，M为正整数；优选地，第二旋转变压器中，定子检测齿数为4*X，转子凸极数为(Y+1)；其中，X和Y为正整数。设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感的变化部分随着所述转子的旋转角度的变化成正弦波变化；或者，设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感的变化部分随着所述转子的旋转角度的变化成三角波变化。所述定子检测齿沿所述定子轭的更靠近所述转子的一侧的圆周表面分布，相邻的定子检测齿相隔设定的角度布置，以使得各所述桥臂上的线圈的合成电感的基波相位依次相差90度。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术角度检测设备提出了一种能够为电感式旋转变压器，尤其是仅具有四根引线(两根为励磁引线，两根为信号引线)的电感式旋转变压器提供有效的信号处理的技术，能够有效地对电感式旋转变压器进行励磁和采样以及旋转角度计算，得到较为精确的旋转变压器的旋转角度。附图说明图1为本专利技术中角度检测设备的原理示意图；图2为本专利技术第一实施例中旋转变压器的定转子的截面示意图；图3为本专利技术第一实施例中旋转变压器的桥式电路的电路图；图4为本专利技术第一实施例中信号处理装置的结构框图；图5为本专利技术第一实施例中机械角度和电角度的关系图；图6为本专利技术第二实施例中信号处理装置的结构框图；图7为本专利技术第三实施例中信号处理装置的结构框图；图8为本专利技术第四实施例中旋转变压器的定转子的截面图；图9为本专利技术第四实施例中旋转变压器的桥式电路的电路图；图10a为本专利技术第五实施例中第一旋转变压器的定转子的截面图；图10b为本专利技术第五实施例中第二旋转变压器的定转子的截面图；图11为本专利技术第五实施例中旋转变压器系统的桥式电路的电路图；图12为本专利技术第六实施例中旋转变压器的定转子的截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角度检测设备，其特征在于：包括旋转变压器和信号处理装置；所述旋转变压器包括至少四根引线，其中至少两根所述引线为励磁引线，至少两根所述引线为信号引线；所述信号处理装置包括励磁电路，以连接所述励磁引线且为所述励磁引线提供励磁信号；包括信号采集电路，以连接所述信号引线且从所述信号引线采集所述旋转变压器的位置信号；以及包括角度计算电路，以连接所述信号采集电路并根据所述信号采集电路发来的所述位置信号计算所述旋转变压器的旋转角度。

【技术特征摘要】
1.一种角度检测设备，其特征在于：包括旋转变压器和信号处理装置；所述旋转变压器包括至少四根引线，其中至少两根所述引线为励磁引线，至少两根所述引线为信号引线；所述信号处理装置包括励磁电路，以连接所述励磁引线且为所述励磁引线提供励磁信号；包括信号采集电路，以连接所述信号引线且从所述信号引线采集所述旋转变压器的位置信号；以及包括角度计算电路，以连接所述信号采集电路并根据所述信号采集电路发来的所述位置信号计算所述旋转变压器的旋转角度。2.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号采集电路为信号采样电路；或者，所述信号采集电路为同步检波电路。3.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述励磁信号为正弦波信号或者矩形波信号。4.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号处理装置还包括时控电路；所述时控电路与所述励磁电路和所述信号采集电路均连接，以控制所述励磁电路提供所述励磁信号以及控制所述信号采集电路的信号采集节拍；优选地，所述信号处理装置包括两个所述信号采集电路。5.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号采集电路的输入端连接有带通滤波器，以对所述信号引线输出的信号进行滤波处理；优选地，所述信号处理装置包括两组所述带通滤波器和所述信号采集电路。6.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号采集电路和所述角度计算电路之间连接有低通滤波器，以对所述信号采集电路输出的信号进行低通滤波处理；优选地，所述信号处理装置包括两组所述低通滤波器和所述信号采集电路。7.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号采集电路为模拟电路；或者，所述信号采集电路为数字电路；或者，所述信号采集电路为数字和模拟混合电路。8.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述角度计算电路为数字电路；或者，所述角度计算电路为数字和模拟混合电路。9.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述旋转变压器包括定子和转子，定子包括定子轭和定子检测齿，所述定子检测齿设置在所述定子轭上；转子包括转子铁心，转子铁心的表面设置有转子凸极；定子检测齿数为4*P，P为正整数；转子凸极数为Q，Q为正整数；Q大于1时，Q个所述转子凸极沿所述转子的圆周表面均匀分布；所述定子轭和所述定子检测齿由导磁材料制成；所述转子铁心由导磁材料构成；每个所述定子检测齿上最多绕1个线圈；所述旋转变压器包括至少一套检测线圈系统；每套检测线圈系统包括多个绕在所述定子检测齿上的线圈，所述线圈的电感随所述转子的旋转角度的变化而变化，以根据所述线圈的电感的变化检测所述转子的旋转角度；优选地，每套所述检测线圈系统中，多个所述线圈构成桥式电路，所述桥式电路的各桥臂由一个所述线圈构成或由多个所述线圈串联构成，从所述桥式电路的桥臂相交的接点处引出引线，作为励磁引线或信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，
申请(专利权)人：上海世昱电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31