一种旋转变压器的模拟装置及电机驱动器的测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种旋转变压器的模拟装置，包括：单片机和旋转变压器模拟模块，旋转变压器模拟模块包括输入控制接口、输出控制接口、激励信号接收及故障判断电路、数模转换芯片、乘法器、中点偏置电路；单片机包括通用I/O接口，处理器、SPI通信接口。通过增加激励信号接收及故障判断电路可以实现对激励信号的判断，从而确定电机驱动器是否出现故障。另外，通过单片机可以接收上位机不同的控制指令，利用乘法器将载波信号和调制波信号生成控制信号，因此，可以实现对不同类型的旋转变压器的模拟功能。该装置不仅提高测量系统功能的丰富性，而且能够降低成本。本实用新型还公开一种电机驱动器的测量系统，效果如上所述。
【专利说明】
一种旋转变压器的模拟装置及电机驱动器的测量系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电气技术领域，特别是涉及一种旋转变压器的模拟装置及电机驱动器的测量系统。
【背景技术】
[0002]旋转变压器(resolver/transformer)是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000及5000Hz等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。
[0003]旋转变压器作为一种测量装置，经常要与被测系统，如电机驱动器连接进行测量，而每台旋转变压器其参数是固定的，不能更改，只能对与其相匹配的被测系统进行测量。因此，当面临不同参数的被测系统时，有时候需要多种不同类型的旋转变压器来实现，换句话说，当被测系统有多种类型时，一台旋转变压器无法完成对全部被测系统的测量。另外，传统的旋转变压器只能实现对被测系统的测量，无法检测被测系统是否出现故障。综上所述，现有的旋转变压器功能不够丰富，测量成本过高和资源浪费严重。
[0004]由此可见，如何提高测量系统功能的丰富性，且降低成本是本领域技术人员亟待解决地问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种旋转变压器的模拟装置及电机驱动器的测量系统，用于提高测量系统功能的丰富性，且降低成本。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种旋转变压器的模拟装置，包括:单片机和旋转变压器模拟模块，
[0007]所述旋转变压器模拟模块包括与电机驱动器的激励信号输出接口连接的输入控制接口，与所述电机驱动器的控制信号接收接口连接的输出控制接口，与所述输入控制接口连接的激励信号接收及故障判断电路；
[0008]所述单片机包括与所述输入控制接口和所述输出控制接口均连接的通用I/O接口，与上位机连接用于识别所述上位机的控制命令的处理器，与所述处理器连接的SPI通信接口；
[0009]所述旋转变压器模拟模块还包括与所述SPI通信接口连接的数模转换芯片以输出所述控制命令对应的调制波信号，与所述数模转换芯片连接的乘法器和中点偏置电路，所述乘法器还与所述激励信号接收及故障判断电路和所述输出控制接口连接，以将所述激励信号接收及故障判断电路输出的载波信号和所述调制波信号生成控制信号，并通过所述输出控制接口输出至所述电机驱动器。
[0010]优选地，所述输入控制接口包括正激励信号开关和负激励信号开关，以及与所述正激励信号开关连接的开关矩阵和与所述负激励信号开关连接的开关矩阵。
[0011]优选地，所述数模转换芯片为16位数模转换芯片。
[0012]优选地，所述旋转变压器模拟模块还包括:通信模块和控制命令输入接口，所述上位机通过所述控制命令输入接口和所述通信模块与所述处理器连接。
[0013]优选地，所述控制命令输入接口包括CAN总线接口、USB接口、RS232/485总线接口和/或以太网接口。
[0014]优选地，所述单片机还包括模数转换器，所述模数转换器与所述激励信号接收及故障判断电路连接。
[0015]优选地，所述乘法器为四象限乘法器。
[0016]优选地，所述输出控制接口包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关，以及与所述第一开关连接的开关矩阵、与所述第三开关连接的开关矩阵、与所述第四开关连接的开关矩阵。
[0017]优选地，还包括与所述旋转变压器模拟模块连接的电源模块。
[0018]—种电机驱动器的测量系统，包括上位机、电机驱动器以及所述的旋转变压器的模拟装置。
[0019]本实用新型所提供的旋转变压器的模拟装置及电机驱动器的测量系统，通过增加激励信号接收及故障判断电路可以实现对激励信号的判断，从而确定电机驱动器是否出现故障。另外，通过单片机可以接收上位机不同的控制指令，利用乘法器将载波信号和调制波信号生成控制信号，并通过输出控制接口输出至电机驱动器，因此，可以实现对不同类型的电机驱动器的模拟功能。综上所述，该模拟装置不仅提高测量系统功能的丰富性，而且能够降低成本。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0021 ]图1为本实用新型提供的一种旋转变压器的模拟装置的结构图；
[0022]图2为本实用新型提供的激励信号接收及故障判断电路图；
[0023]图3为本实用新型提供的一种开关矩阵的结构图；
[0024]图4为本实用新型提供的一种中点偏置电路与数模转换芯片对应的电路图；
[0025]图5为本实用新型提供的一种数模转换芯片对应的电路图；
[0026]图6为本实用新型提供的另一种旋转变压器的模拟装置的结构图；
[0027]图7为本实用新型提供的一种电机驱动器的测量系统的结构图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。
[0029]本实用新型的核心是提供一种旋转变压器的模拟装置及电机驱动器的测量系统。
[0030]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0031]图1为本实用新型提供的一种旋转变压器的模拟装置的结构图。如图1所示，旋转变压器的模拟装置I包括:单片机10和旋转变压器模拟模块20，
[0032 ]旋转变压器模拟模块20包括与电机驱动器3的激励信号输出接口连接的输入控制接口 200，与电机驱动器3的控制信号接收接口连接的输出控制接口 201，与输入控制接口200连接的激励信号接收及故障判断电路202;
[0033]单片机10包括与输入控制接口 200和输出控制接口 201均连接的通用I/O接口 100，与上位机I连接用于识别上位机I的控制命令的处理器101，与处理器101连接的SPI通信接口 102;
[0034]旋转变压器模拟模块I还包括与SPI通信接口102连接的数模转换芯片203以输出控制命令对应的调制波信号，与数模转换芯片203连接的乘法器204和中点偏置电路205，乘法器204还与激励信号接收及故障判断电路202和输出控制接口 201连接，以将激励信号接收及故障判断电路202输出的载波信号和调制波信号生成控制信号，并通过输出控制接口201输出至电机驱动器3。
[0035]在具体实施中，单片机10主要用于接收上位机的开关命令和控制命令等，单片机1中的通用I /0接口 100用于在接收到开关命令时，控制输入控制接口 200和输出控制接口201开启，以保证激励信号能够输入和控制信号能够输出。在实际应用中可以采用继电器控制的方式，由于继电器控制开关的开启和断开是本领域技术人员所熟悉的控制方式，本实用新型不再赘述。当输入控制接口 200和输出控制接口 201开启后，就可以通过激励信号接收及故障判断电路202接收激励信号。本实用新型中激励信号接收及故障判断电路202不仅能够接收激励信号将激励信号传输至乘法器204，而且能够判断输入的激励信号是否正常，即可以判断电机驱动器3是否出现故障。图2为本实用新型提供的激励信号接收及故障判断电路图。通过检测EXC+和EXC-的电压之后是否为直流，是否在正常电压范围之内来判断激励信号是否正常。
[0036]处理器101在接收到上位机或其他外部设备的控制命令后，解析该控制命令，并通过SPI通信接口 102将解析后的结果发送至数模转换芯片203，数模转换芯片203将数字信号转换为模拟信号以输出控制命令对应的调制波信号，并发送至乘法器204，同时，中点偏置电路205输出信号的中点，例如，当信号为正弦信号时，输出正弦信号的中点电压信号。乘法器204在接收到激励信号接收及故障判断电路202发送的载波信号和数模转换芯片203发送的调制波信号进行运算生成控制信号，并将控制信号发送至输出控制接口 201。由于在实际应用中，常常需要同时模拟Sin、SinLow(本实用新型中Sin、Cos指的是正弦信号和余弦信号，Sin和SinLow为一组相反的信号，Cos和Coslow为一组相反的信号)Cos、CosLow四路输出信号，为保证每路信号的独立性，该实用新型采用4路独立的四象限乘法器。可以理解地是，此时，数模转换器、偏置电路也需要增加，换句话说，乘法器、数模转换器、偏置电路均为4套重复的硬件设备。当需要模拟4种信号时，则输出控制接口 201包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4，以及与第一开关Kl连接的开关矩阵300、与第二开关K2连接的开关矩阵300，与第三开关K3连接的开关矩阵300、与第四开关连接的开关矩阵300。可以理解的是，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4相互独立，用于输出不同类型的信号。开关Kl?K4配合相应的开关矩阵300，可实现对该路信号的通/断、对地/电源短路、线圈短路故障等模拟。图3为本实用新型提供的一种开关矩阵的结构图。图4为本实用新型提供的一种中点偏置电路与数模转换芯片对应的电路图。通过图4的电路图，能够输出Sin和Cos对应的中点电压值。图5为本实用新型提供的一种数模转换芯片对应的电路图。通过图5，能够输出Sin和Cos信号。
[0037]本实用新型提供的旋转变压器的模拟装置，通过增加激励信号接收及故障判断电路可以实现对激励信号的判断，从而确定电机驱动器是否出现故障。另外，通过单片机可以接收上位机不同的控制指令，利用乘法器将载波信号和调制波信号生成控制信号，并通过输出控制接口输出至电机驱动器，因此，可以实现对不同类型的电机驱动器的模拟功能。
[0038]图6为本实用新型提供的另一种旋转变压器的模拟装置的结构图。如图6所示，在上述实施例的基础上，作为一种优选地实施方式，输入控制接口 200包括正激励信号开关K5和负激励信号K6开关，以及与正激励信号开关K5连接的开关矩阵300和与负激励信号开关K6连接的开关矩阵300。
[0039]在上述实施例的基础上，作为一种优选地实施方式，数模转换芯片203为16位数模转换芯片。通过16位数模转换芯片不仅能够提高转换的速度，而且还能提高转换的精度。
[0040]在上述实施例的基础上，作为一种优选地实施方式，旋转变压器模拟模块20还包括:通信模块206和控制命令输入接口 207，上位机I通过控制命令输入接口 207和通信模块206与处理器101连接。控制命令输入接口 207包括CAN总线接口、USB接口、RS232/485总线接口和/或以太网接口。
[0041]在上述实施例的基础上，作为一种优选地实施方式，单片机I还包括模数转换器103，模数转换器103与激励信号接收及故障判断电路202连接。激励信号接收及故障判断电路202输出的判断结果为模拟量，模数转换器103将模拟量转换为数字量。
[0042]在上述实施例的基础上，作为一种优选地实施方式，还包括与旋转变压器模拟模块20连接的电源模块208。电源模块208用于为旋转变压器模拟模块20中的其它硬件提供电會K。
[0043]图7为本实用新型提供的一种电机驱动器的测量系统的结构图。电机驱动器的测量系统包括上位机1、电机驱动器3以及旋转变压器的模拟装置2。
[0044]由于上述实施例已经详细描述了旋转变压器的模拟装置2的工作原理，本实施例不再赘述。
[0045]本实施例提供的电机驱动器的测量系统，包括旋转变压器的模拟装置，通过增加激励信号接收及故障判断电路可以实现对激励信号的判断，从而确定电机驱动器是否出现故障。另外，通过单片机可以接收上位机不同的控制指令，利用乘法器将载波信号和调制波信号生成控制信号，并通过输出控制接口输出至电机驱动器，因此，可以实现对不同类型的电机驱动器的模拟功能。
[0046]以上对本实用新型所提供的旋转变压器的模拟装置及电机驱动器的测量系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种旋转变压器的模拟装置，其特征在于，包括:单片机和旋转变压器模拟模块， 所述旋转变压器模拟模块包括与电机驱动器的激励信号输出接口连接的输入控制接口，与所述电机驱动器的控制信号接收接口连接的输出控制接口，与所述输入控制接口连接的激励信号接收及故障判断电路； 所述单片机包括与所述输入控制接口和所述输出控制接口均连接的通用I/o接口，与上位机连接用于识别所述上位机的控制命令的处理器，与所述处理器连接的SPI通信接口； 所述旋转变压器模拟模块还包括与所述SPI通信接口连接的数模转换芯片以输出所述控制命令对应的调制波信号，与所述数模转换芯片连接的乘法器和中点偏置电路，所述乘法器还与所述激励信号接收及故障判断电路和所述输出控制接口连接，以将所述激励信号接收及故障判断电路输出的载波信号和所述调制波信号生成控制信号，并通过所述输出控制接口输出至所述电机驱动器。2.根据权利要求1所述的旋转变压器的模拟装置，其特征在于，所述输入控制接口包括正激励信号开关和负激励信号开关，以及与所述正激励信号开关连接的开关矩阵和与所述负激励信号开关连接的开关矩阵。3.根据权利要求1所述的旋转变压器的模拟装置，其特征在于，所述数模转换芯片为16位数模转换芯片。4.根据权利要求1所述的旋转变压器的模拟装置，其特征在于，所述旋转变压器模拟模块还包括:通信模块和控制命令输入接口，所述上位机通过所述控制命令输入接口和所述通信模块与所述处理器连接。5.根据权利要求4所述的旋转变压器的模拟装置，其特征在于，所述控制命令输入接口包括CAN总线接口、USB接口、RS232/485总线接口和/或以太网接口。6.根据权利要求1所述的旋转变压器的模拟装置，其特征在于，所述单片机还包括模数转换器，所述模数转换器与所述激励信号接收及故障判断电路连接。7.根据权利要求1所述的旋转变压器的模拟装置，其特征在于，所述乘法器为四象限乘法器。8.根据权利要求7所述的旋转变压器的模拟装置，其特征在于，所述输出控制接口包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关，以及与所述第一开关连接的开关矩阵、与所述第三开关连接的开关矩阵、与所述第四开关连接的开关矩阵。9.根据权利要求1所述的旋转变压器的模拟装置，其特征在于，还包括与所述旋转变压器模拟模块连接的电源模块。10.—种电机驱动器的测量系统，其特征在于，包括上位机、电机驱动器以及权利要求1-9任意一项所述的旋转变压器的模拟装置。
【文档编号】G01R31/34GK205691744SQ201620605161
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月20日 公开号201620605161.8, CN 201620605161, CN 205691744 U, CN 205691744U, CN-U-205691744, CN201620605161, CN201620605161.8, CN205691744 U, CN205691744U
【发明人】郭照华, 陈学军, 陈奇志
【申请人】株洲田龙铁道电气股份有限公司