一种感应同步器测角接口板卡制造技术

本实用新型专利技术公开了一种感应同步器测角接口板卡，包括感应同步器励磁模块、感应同步器前置放大模块、采样及角度解算模块、PCI总线接口模块和电源。感应同步器励磁模块输出端同外部的感应同步器的励磁输入相连。感应同步器的输出端与感应同步器前置放大模块的输入端相连，感应同步器前置放大模块的输出端与采样及角度解算模块的输入端相连。采样及角度解算模块的输出端与PCI总线接口模块中的桥接芯片相连。桥接芯片的输出通过PCI总线与外部的工控机相连。电源分别同上述组成模块相连。本实用新型专利技术所产生的正弦波高次谐波少，波形准确；通过PCI总线，接口板卡可以方便地与工控机相互连接，节省了空间、抗干扰能力强。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及感应同步器测角
，尤其涉及一种感应同步器测角接口板 卡。
技术介绍
在转台、雷达、天线控制等伺服控制系统中，高精度角度测量是实现精确位置控制 的前提。感应同步器作为一种检测机械转角和位移的电磁感应式传感元件，具有测量精度 高、运行速度快、工作稳定可靠等优点。同时，由于依靠电磁感应工作，没有摩擦的影响，使 用寿命几乎可以无限长，并且对环境温度、湿度、油污等状况无特殊要求，因此在航空、航 天、军事和工业生产中有广泛的应用。近年来，随着微处理器的广泛应用，感应同步器测角系统不仅在硬件电路上得到 了很大的简化、提高了测角系统的抗干扰性及可靠性，而且大大丰富了测角系统的功能，进 一步提高了测量的精度。感应同步器测角系统输出采取并行/串行数据输出两种形式。其 中，串行数据输出形式接线简单，但传输速率较慢。因此，伺服控制系统中大多采用并行数 据输出的形式。在伺服控制系统中，特别是多轴伺服系统中，控制器大多采用工控机。工控机具有 以下优点实时在线检测与控制能力强，实时性高；在复杂的工业环境下能长时间连续可 靠运行；具有很强的输入\输出功能，能够与工业现场各种检测仪表和控制装置相连接完 成各种测量控制任务；应用软件极为丰富，简洁、方便。基于上述优点，工控机在多轴伺服控 制系统中得到了广泛应用。工控机可通过数字I/O接口卡接收感应同步器测角系统输出的 并行数据，但这种方式可能因并行数据线过长引起串扰。解决上述问题最直接的方法是研制感应同步器测角接口卡。目前，尚没有此类专 门应用于感应同步器测角的接口卡，也未见有相关文献或专利公开。因此，研制感应同步器 测角PCI板卡具有重要的现实意义和应用潜力。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决在伺服控制系统中，同时实现高精度角度测量以及 感应同步器测角系统与工控机之间的数据传输问题，提出一种新的感应同步器测角接口板 卡。本技术所采用的技术方案如下一种感应同步器测角接口板卡，包括感应同步器励磁模块、感应同步器前置放大 模块、采样及角度解算模块、PCI总线接口模块和电源。优选的，还包括一个滤波及放大模 块。其中，所述感应同步器励磁模块用于产生激励感应同步器的励磁信号。本实用新 型中，采用正弦波作为励磁信号，并采用单相励磁、双相输出的鉴幅方式。所述感应同步器前置放大模块用于将正余弦两路信号放大成伏级信号。由于感应同步器同时输出毫伏级正弦和余弦信号，因此必须通过前置放大将毫伏级信号放大成伏 级信号，并对正、余弦信号的幅度进行调节，使二者的大小相等且在模数转换器的输入范围 内。优选的，可将放大后获得的伏级信号直接通过滤波及放大模块进一步放大及滤波处理， 从而达到同样日的。所述采样及角度解算模块用于对经过前置放大处理后的正余弦信号进行同步峰 值采样，并经解反三角函数得到机械角度。所述PCI总线接口模块选用PCI总线桥接芯片(例如PCI9052)，所选芯片要求能 够实现符合PCI总线协议V2. U33MHz主频、32位数据宽度的PCI总线接口，并具有132MB/ s的数据传输能力。同时，为桥接芯片连接一个数据存储器，用于存储板卡设备号、制造商 号、子设备号、子制造商号、中断号、设备类型号、局部空间基地址、局部空间大小及映射类 型、局部空间描述、片选响应、中断控制和状态以及局部响应控制等信息。所述电源要求能够提供外置士 12V或士 15V电压，用于解决工控机内置电源功率 不足的问题。上述组成部分的连接关系如下感应同步器励磁模块输出端同外部的感应同步器的励磁输入相连。感应同步器的 输出端与感应同步器前置放大模块的输入端相连，感应同步器前置放大模块的输出端与采 样及角度解算模块的输入端相连。采样及角度解算模块的输出端与PCI总线接口模块中 的桥接芯片相连。桥接芯片的输出通过PCL总线与外部的工控机相连。电源分别同上述组 成模块相连。本接口板卡的工作过程如下首先，感应同步器励磁模块产生正弦励磁信号。之后，将该信号送感应同步器。感 应同步器输出毫伏级正弦及余弦信号。此毫伏级正弦及余弦信号经过感应同步器前置放大 模块，被放大成伏级信号，并对正、余弦信号的幅度进行调节，使二者的大小相等且在模数 转换器的输入范围内。之后，伏级信号经过采样及角度解算模块进行峰值采样及解算，得到 感应同步器转过的机械角度。最后，PCI总线接口模块把得到的角度数据通过PCI总线传 输给工控机。有益效果本技术对比现有技术，具有以下优点感应同步器励磁的正弦信号由2KHz的方波经过整形滤波后得到2KHz正弦波，所 产生的正弦波高次谐波少，波形准确。通过PCL总线，接口板卡可以方便地与工控机相互连 接，节省了空间、抗干扰能力强。附图说明图1为本技术具体实施方式中接口卡的总体框架结构示意图；图2为本技术具体实施方式中前置放大模块的电路图；图3为峰值采样脉冲生成示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式做进一步详实说明。一种感应同步器测角接口板卡，其结构组成如图1所示，包括感应同步器励磁模 块、感应同步器前置放大模块、采样及角度解算模块、PCI总线接口模块、滤波及放大模块和 电源。(一 )感应同步器励磁模块用于产生激励感应同步器的励磁信号。包括逻辑电路、正弦波生成电路和滤波放大电路。其中，逻辑电路的方波输出端与正弦波生成电路的输入相连，正弦波生成电路的 输出连接到滤波放大电路的输入端。( 二)感应同步器前置放大模块用于正余弦两路信号放大成-10 IOV的伏级 模拟信号。如图2所示，包括差分放大电路、滤波电路和跟随电路。其中，差分放大电路的输入与感应同步器的输出端相连；差分放大电路的输出端 与滤波电路的输入端相连；滤波电路的输出端与跟随电路的输入端相连；跟随电路的输出 端与滤波及放大模块的输入端相连。所述差分放大电路可用双通道仪表放大器实现(如采用IN2U8型放大芯片)；滤 波电路分为低通二阶滤波和高通二阶滤波两部分，其放大倍数均为1倍。优选的，滤波电路 中所采用的滤波器为压控二阶正反馈滤波器，能够使正弦波在截止频率处没有衰减。(三)采样及角度解算模块包括处理器、采样脉冲生成器和模数转换器。其中，采样脉冲生成器同滤波及放大模块感应同步器励磁模块的逻辑电路采样脉 冲输出端、滤波及放大模块的输出端分别相连，采样脉冲生成器的输出端连接到模数转换 器上，模数转换器的输出数据端连接到处理器数据输入端。采样脉冲生成器通过采用74HC161计数器组成的计数系统产生同步蜂值采样信 号，且同步采样脉冲信号产生的时刻及脉冲宽度可以进行调节。模数转换器用于对峰值点 电压进行转换，随后由处理器读取并解算出角度值。如图3所示。(四)PCL总线接口模块包括桥接芯片和数据存储器。PCI总线接口模块的桥接芯片数据输入端与采样及角度解算模块中处理器数据输 出相连。PCI总线接口模块的桥接芯片数据输出端接到外部的PCI总线上。另外，数据存储 器与桥接芯片相连。(五)滤波及放大模块将放大后获得的伏级信号直接通过滤波及放大模块进一 步放大及滤波处理。滤波及放大模块的输入端与跟随电路的输出端相连。滤波及放大模块的输出端与 采样及角度解算模块的输入端相连。(六)电源用于解决工控机内置电源功率不足的问题。要求能够提供外置士 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应同步器测角接口板卡，其特征在于，包括感应同步器励磁模块、感应同步器前置放大模块、采样及角度解算模块、ＰＣＩ总线接口模块和电源；　　（１）感应同步器励磁模块　　用于产生激励感应同步器的励磁信号，采用正弦波作为励磁信号，并采用单相励磁、双相输出的鉴幅方式；　　该模块包括逻辑电路、正弦波生成电路和滤波放大电路；其中，逻辑电路的方波输出端与正弦波生成电路的输入相连，正弦波生成电路的输出连接到滤波放大电路的输入端；　　（２）感应同步器前置放大模块　　用于将正余弦两路信号放大成伏级信号，并对正、余弦信号的幅度进行调节，使二者的大小相等且在模数转换器的输入范围内；　　该模块包括差分放大电路、滤波电路和跟随电路，其中，差分放大电路的输入与感应同步器的输出端相连；差分放大电路的输出端与滤波电路的输入端相连；滤波电路的输出端与跟随电路的输入端相连；跟随电路的输出端与滤波及放大模块的输入端相连；　　其中，波电路分为低通二阶滤波和高通二阶滤波两部分，其放大倍数均为１倍；　　（３）采样及角度解算模块　　用于对经过前置放大处理后的正余弦信号进行同步峰值采样，并经解反三角函数得到机械角度；　　包括处理器、采样脉冲生成器和模数转换器，其中，采样脉冲生成器同滤波及放大模块感应同步器励磁模块的逻辑电路采样脉冲输出端、滤波及放大模块的输出端分别相连，采样脉冲生成器的输出端连接到模数转换器上，模数转换器的输出数据端连接到处理器数据输入端；　　（４）ＰＣＩ总线接口模块　　包括桥接芯片和数据存储器；　　其中，桥接芯片要求能够实现符合ＰＣＩ总线协议Ｖ２．１、３３ＭＨｚ主频、３２位数据宽度的ＰＣＩ总线接口，并具有１３２ＭＢ／ｓ的数据传输能力；桥接芯片连接一个数据存储器；　　ＰＣＩ总线接口模块的桥接芯片数据输入端与采样及角度解算模块中处理器　数据输出相连；ＰＣＩ总线接口模块的桥接芯片数据输出端接到外部的ＰＣＩ总线上；　　（５）电源　　要求能够提供外置±１２Ｖ或±１５Ｖ电压；　　上述组成部分的连接关系如下：　　感应同步器励磁模块输出端同外部的感应同步器的励磁输入相连；感应同步器的输出端与感应同步器前置放大模块的输入端相连，感应同步器前置放大模块的输出端与采样及角度解算模块的输入端相连；采样及角度解算模块的输出端与ＰＣＩ总线接口模块中的桥接芯片相连；桥接芯片的输出通过ＰＣＩ总线与外部的工控机相连；电源分别同上述组成模块相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向东，陈振，赖志林，杨大鹏，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：实用新型
国别省市：11