位移传感器、获取位移信号的方法及计算机可读存储介质技术

本发明专利技术提供了一种位移传感器、获取位移信号的方法及计算机可读存储介质，所述位移传感器包括包括控制装置和至少一组传感器线圈；每一组传感器线圈包括串联连接在两个接线端之间的第一绕组和第二绕组，所述控制装置包括驱动单元、主控单元和采样单元，其中：所述主控单元，用于生成驱动控制信号和采样控制信号；所述驱动单元，用于根据驱动控制信号分别向传感器线圈的两个接线端输出相位互补的两个交流电压；所述采样单元，用于根据所述采样控制信号采样第一绕组和第二绕组的连接点的电压，且所述位移传感器的位移信号根据采样获得的电压生成。本发明专利技术实施例可大大提高位移传感器的集成度，在实现高精度的位移检测的同时，使用更少的分立器件。

【技术实现步骤摘要】
位移传感器、获取位移信号的方法及计算机可读存储介质
本专利技术实施例涉及传感器领域，更具体地说，涉及一种位移传感器、获取位移信号的方法及计算机可读存储介质。
技术介绍
为了克服传统旋转电机存在机械轴承和机械摩擦的不足，出现了各种无接触式磁轴承，即磁悬浮轴承。典型的磁悬浮轴承包括径向磁悬浮轴承、径向推力磁悬浮轴承、径向自由度可控的电磁悬浮轴承等。磁悬浮电机是使用磁悬浮轴承将转子以无接触方式装配到定子的电机，随着技术的发展以及环保需求，磁悬浮高速电机的应用越来越广泛。磁悬浮高速电机具有无润滑、无噪声、无接触等特点。其中磁悬浮轴承是磁悬浮高速电机的核心部件，为了对转子悬浮进行控制，检测转子位移的传感器十分重要。目前在磁悬浮电机中使用的位移传感器主要有电涡流传感器和电感式传感器两大类。电感式传感器具有抗干扰能力强、结构稳定、可靠性高等优点，应用十分广泛。如图1所示，是现有电感式传感器的具体工作原理示意图，其中传感器定子的绕组Lx1和Lx2串联连接，当转子的位置发生变化时，两个绕组Lx1和Lx2的电感值发生变化，从而两个绕组Lx1和Lx2的桥臂中点电压Uf也发生变化。通过检测桥臂中点电压Uf，即可获得转子在某一自由度上的位置。然而，现有的电感式传感器主要基于硬件实现，电路规模较大，集成度较低，且成本较高，可靠性较低。
技术实现思路
本专利技术实施例要针对上述电感式传感器电路规模大、集成度较低、成本较高、可靠性较低的问题，提供一种位移传感器、获取位移信号的方法及计算机可读存储介质。本专利技术实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种位移传感器，包括控制装置和至少一组传感器线圈；每一组所述传感器线圈包括两个接线端和串联连接在所述两个接线端之间的第一绕组和第二绕组，所述控制装置包括驱动单元、主控单元和采样单元，其中：所述主控单元，用于生成驱动控制信号和采样控制信号；所述驱动单元，用于根据所述驱动控制信号分别向所述传感器线圈的两个接线端输出相位互补的两个交流电压；所述采样单元，用于根据所述采样控制信号采样所述第一绕组和第二绕组的连接点的电压，且所述位移传感器的位移信号根据采样获得的电压生成。优选地，所述两个交流电压为具有相同幅值的方波电压，所述采样控制信号对应的采样时间为所述方波电压的上升沿或下降沿；或所述两个交流电压为具有相同幅值的正弦电压，所述采样控制信号对应的采样时间为所述正弦电压的峰值或谷值处。优选地，所述采样单元包括模数转换芯片，所述模数转换芯片在所述采样控制信号为预设电平时将所述第一绕组和第二绕组的连接点的电压转换为数字信号。优选地，所述采样单元包括采样电阻、电压处理单元，且所述采样电阻连接在所述第一绕组和第二绕组的连接点与参考地之间；所述模数转换芯片经由所述电压处理单元连接到所述第一绕组和第二绕组的连接点，并通过所述电压处理单元去除所述第一绕组和第二绕组的连接点的电压中的低频以及高频成分。优选地，所述主控单元集成有数字滤波器，且所述模数转换芯片与所述主控单元的数字滤波器的输入端连接，并通过所述数字滤波器去除所述模数转换芯片的输出信号中的干扰信号。优选地，所述位移传感器包括多组所述传感器线圈；所述驱动单元根据所述驱动控制信号分别向多组传感器线圈的两个接线端输出相位互补的两个交流电压；所述采样单元根据所述采样控制信号分别采样多组传感器线圈的第一绕组和第二绕组的连接点的电压，且所述位移传感器的多个方向的位移信号分别根据采样获得的多组传感器线圈的第一绕组和第二绕组的连接点的电压生成。本专利技术实施例还提供一种获取位移信号的方法，所述方法包括：向驱动单元发送驱动控制信号，使所述驱动单元分别向同一组传感器线圈的两个接线端输出相位互补的两个交流电压，所述传感器线圈包括串联连接在所述两个接线端之间的第一绕组和第二绕组；向采样单元发送采样控制信号，使所述采样单元采样所述第一绕组和第二绕组的连接点的电压；根据采样获得的电压生成位移信号。优选地，所述两个交流电压为具有相同幅值的方波电压，所述采样控制信号对应的采样时间为所述方波电压的上升沿或下降沿；或所述两个交流电压为具有相同幅值的正弦电压，所述采样控制信号对应的采样时间为所述正弦电压的峰值或谷值处。本专利技术实施例还提供一种位移传感器，包括控制装置和至少一组传感器线圈；每一组所述传感器线圈包括串联连接的第一绕组和第二绕组，所述控制装置包括驱动单元、采样单元、存储器和处理器，且所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述获取位移信号的方法的步骤。本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述获取位移信号的方法的步骤。本专利技术实施例的位移传感器、获取位移信号的方法及计算机可读存储介质，通过两个相位互补的交流电压为同一组传感器线圈中串联连接的两个绕组供电，并根据在特定时间点采样获得的两个绕组的连接点的电压生成位移信号，可大大提高位移传感器的集成度，在实现高精度的位移检测的同时，使用更少的分立器件，提高了稳定性和可靠性。附图说明图1是现有电感式位移传感器的绕组连接示意图；图2是本专利技术实施例提供的位移传感器的示意图；图3是本专利技术实施例提供的位移传感器中第一绕组和第二绕组的连接点的电压的波形示意图；图4是本专利技术实施例提供的位移传感器中驱动单元输出电压与采样单元的采样时刻的波形示意图；图5是本专利技术另一实施例提供的位移传感器的示意图；图6是本专利技术实施例提供的位移传感器中有源带通滤波电路的示意图；图7是本专利技术实施例提供的获取位移信号的方法的流程示意图；图8是本专利技术又一实施例提供的位移传感器的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图2所示，是本专利技术实施例提供的位移传感器的示意图，该位移传感器可应用于磁悬浮电机等高速电机中的转子位移检测。本实施例的位移传感器包括控制装置和至少一组传感器线圈，与现有的电感式位置传感器类似，上述传感器线圈绕设于定子铁芯上，且每一组传感器线圈包括两个接线端以及串联连接在两个接线端之间的第一绕组Lx1和第二绕组Lx2(第一绕组Lx1和第二绕组Lx2可分别包括一个或多个线圈)。上述控制装置包括主控单元21、驱动单元22和采样单元23，上述主控单元21、驱动单元22和采样单元23可集成到同一印制电路板，并通过印制电路板上的导体电性连接。在实际应用中，主控单元21、驱动单元22和采样单元23也可分别集成到不同印制电路板，并通过排线等相互连接。通过控制装置和一组传感器线圈，可实现转子在一个方向的的位移检测。主控单元21用于生成驱动控制信号和采样控制信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位移传感器，其特征在于，包括控制装置和至少一组传感器线圈；每一组所述传感器线圈包括两个接线端和串联连接在所述两个接线端之间的第一绕组和第二绕组，所述控制装置包括驱动单元、主控单元和采样单元，其中：/n所述主控单元，用于生成驱动控制信号和采样控制信号；/n所述驱动单元，用于根据所述驱动控制信号分别向所述传感器线圈的两个接线端输出相位互补的两个交流电压；/n所述采样单元，用于根据所述采样控制信号采样所述第一绕组和第二绕组的连接点的电压，且所述位移传感器的位移信号根据采样获得的电压生成。/n

【技术特征摘要】
1.一种位移传感器，其特征在于，包括控制装置和至少一组传感器线圈；每一组所述传感器线圈包括两个接线端和串联连接在所述两个接线端之间的第一绕组和第二绕组，所述控制装置包括驱动单元、主控单元和采样单元，其中：
所述主控单元，用于生成驱动控制信号和采样控制信号；
所述驱动单元，用于根据所述驱动控制信号分别向所述传感器线圈的两个接线端输出相位互补的两个交流电压；
所述采样单元，用于根据所述采样控制信号采样所述第一绕组和第二绕组的连接点的电压，且所述位移传感器的位移信号根据采样获得的电压生成。


2.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述两个交流电压为具有相同幅值的方波电压，所述采样控制信号对应的采样时间为所述方波电压的上升沿或下降沿；或
所述两个交流电压为具有相同幅值的正弦电压，所述采样控制信号对应的采样时间为所述正弦电压的峰值或谷值处。


3.根据权利要求1或2所述的位移传感器，其特征在于，所述采样单元包括模数转换芯片，所述模数转换芯片在所述采样控制信号为预设电平时将所述第一绕组和第二绕组的连接点的电压转换为数字信号。


4.根据权利要求3所述的位移传感器，其特征在于，所述采样单元包括采样电阻、电压处理单元，且所述采样电阻连接在所述第一绕组和第二绕组的连接点与参考地之间；
所述模数转换芯片经由所述电压处理单元连接到所述第一绕组和第二绕组的连接点，并通过所述电压处理单元去除所述第一绕组和第二绕组的连接点的电压中的低频以及高频成分。


5.根据权利要求4所述的位移传感器，其特征在于，所述主控单元集成有数字滤波器，且所述模数转换芯片与所述主控单元的数字滤波器的输入端连接，并通过所述数字滤波器去除所述模数转换芯片的输出信号中的干扰信号。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨润东，李克翔，裴文泽，邓智泉，
申请(专利权)人：南京磁之汇电机有限公司，南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32