專利名稱：旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車電子電氣領(lǐng)域，特別是涉及一種傳感器精度的檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
新能源汽車(例如混合動力汽車、電動汽車等)中的位置和速度傳感器，原來大多采用光電式旋轉(zhuǎn)編碼器，但近年來卻迅速地被旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)代替。這是因為旋轉(zhuǎn)編碼器雖然有較高的分辨率，但容易震壞，維修頻率高；而旋轉(zhuǎn)變壓器能耐高強度的震動， 不怕灰塵和油污，使用壽命長，故障率低。請參閱圖1，這是一個基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測系統(tǒng)。在MCU(微控制器)10的控制下，解碼器(Decoder)Il的一對輸出端產(chǎn)生一個高頻的激勵信號，如圖2所示。這個激勵信號先經(jīng)過激勵緩沖器(Excitation Buffer) 12，即執(zhí)行電壓功率放大，再加到旋轉(zhuǎn)變壓器13的一對輸入端。旋轉(zhuǎn)變壓器13的兩對輸出端輸出兩個調(diào)制信號，如圖3所示。這兩個調(diào)制信號經(jīng)過解碼輸入緩沖器(Decoder Input Buffer) 14，即執(zhí)行電壓功率縮小，再加到解碼器11的兩對輸入端。假設(shè)旋轉(zhuǎn)變壓器13的定子和轉(zhuǎn)子間的旋轉(zhuǎn)角度為θ，那么旋轉(zhuǎn)變壓器13所輸出的兩個調(diào)制信號可以簡單地理解為輸入的激勵信號分別與旋轉(zhuǎn)角度θ的正弦、余弦的乘積。解碼器11可以從這兩個調(diào)制信號中根據(jù)一定的算法來求得旋轉(zhuǎn)角度θ，從而實現(xiàn)角度的測量。圖1所示的位置檢測系統(tǒng)的測量精度由解碼器11、激勵緩沖器12、旋轉(zhuǎn)變壓器13 和解碼輸入緩沖器14共同決定，該測量精度直接影響電機控制的性能。故而準確地檢測該位置檢測系統(tǒng)的精度，特別是其動態(tài)精度(指被控電機在高速旋轉(zhuǎn)及加速、減速過程中的角度測量精度)是非常重要的。目前主要是在電機測試臺架上完成對圖1所示的位置檢測系統(tǒng)的精度的檢測，這樣操作存在以下缺陷其一，電機測試臺架只能測量該位置檢測系統(tǒng)在被控電機的固定轉(zhuǎn)速下的精度， 而無法測量在被控電機的轉(zhuǎn)速變化(加速或減速)時的精度。其二，電機測試臺架的背景噪聲較大，對于精度的檢測有一定的影響。其三，電機測試臺架的建設(shè)及維護成本較高。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測系統(tǒng)的精度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的成本低廉，結(jié)構(gòu)緊湊且功能強大。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路、數(shù)據(jù)采集電路和上位機；所述轉(zhuǎn)臺具體包括一個電機；[0014]一個與所述電機相連接的電機控制器；安裝在所述電機的軸上的被測試的旋轉(zhuǎn)變壓器和一個光電式旋轉(zhuǎn)編碼器；所述旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路具體包括一個解碼器；連接所述被測試的旋轉(zhuǎn)變壓器和解碼器的一個激勵緩沖器和一個解碼輸入緩沖器；所述數(shù)據(jù)采集電路具體包括一個同步控制電路；連接所述同步控制電路的一個緩存器；連接所述同步控制電路和被測試的旋轉(zhuǎn)變壓器的一個旋轉(zhuǎn)變壓器接口 ；連接所述同步控制電路和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的一個光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口 ；連接所述同步控制電路和上位機的一個上位機接口。進一步地，所述旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)還包括為其余各部分供電的電源。本實用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)能比較精確的評估基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測系統(tǒng)在電機處于固定轉(zhuǎn)速、及加速、減速過程中的測量精度，有助于發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的缺陷，改進設(shè)計。并且該測試平臺的體積較小，成本低廉，對被測設(shè)備的影響也小，能客觀的評估被測設(shè)備的測量精度。

圖1是基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中旋轉(zhuǎn)變壓器輸入的一個激勵信號；圖3是圖1中旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的兩個調(diào)制信號；圖4是本實用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4中的轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖4中的旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖4中的數(shù)據(jù)采集電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中附圖標記說明10為微控制器(MCU) ；11為解碼器；12為激勵緩沖器；13為旋轉(zhuǎn)變壓器；14為解碼輸入緩沖器；15為光電式旋轉(zhuǎn)編碼器；20為轉(zhuǎn)臺；21為電機控制器；22為電機；30為旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路；40為數(shù)據(jù)采集電路；41為旋轉(zhuǎn)變壓器接口 ；42為光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口 ；43為同步控制電路；44為緩存器；45為上位機接口 ；50為上位機。
具體實施方式
請參閱圖4，本實用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺20、旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30、數(shù)據(jù)采集電路40和上位機50。請參閱圖5，所述轉(zhuǎn)臺20具體又包括一個電機控制器21、一個高速電機22、被測試的旋轉(zhuǎn)變壓器13和一個光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15。其中，電機控制器21用于控制電機22勻速、加速或減速旋轉(zhuǎn)。而電機22僅用于帶動旋轉(zhuǎn)變壓器13和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15旋轉(zhuǎn)， 故該電機22的功率不需要太大。旋轉(zhuǎn)變壓器13和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15均裝配在電機軸，該機構(gòu)設(shè)計需考慮旋轉(zhuǎn)變壓器13的替換。請參閱圖6，所述旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30具體又包括一個解碼器11、一個激勵緩沖器12和一個解碼輸入緩沖器14。其中，解碼器11 一方面輸出激勵信號，另一方面接收調(diào)制信號并計算旋轉(zhuǎn)角度。激勵緩沖器12用于平衡激勵信號的電壓功率，解碼輸入緩沖器14 用于平衡調(diào)制信號的電壓功率。這一部分電路與圖1所示的基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測系統(tǒng)相一致。請參閱圖7，所述數(shù)據(jù)采集電路40具體又包括一個旋轉(zhuǎn)變壓器接口 41、一個光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口 42、一個同步控制電路43、一個緩存器44和一個上位機接口 45。其中， 旋轉(zhuǎn)變壓器接口 41用于接收解碼器11輸出的基于旋轉(zhuǎn)變壓器檢測得到的旋轉(zhuǎn)角度。光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口 42用于接收光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15檢測得到的旋轉(zhuǎn)角度。同步控制電路 43則用于保證從兩個獨立的位置檢測系統(tǒng)獲得同一時刻的角度信息。緩存器44用于保存采集到的數(shù)據(jù)。上位機接口 45用于讓上位機50能夠控制整個檢測系統(tǒng)并從數(shù)據(jù)采集電路 40獲得數(shù)據(jù)加以分析。由于旋轉(zhuǎn)變壓器13和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15是基于不同的控制原理來配置寄存器、檢測角度信息和采集數(shù)據(jù)的，因而在圖7所示的數(shù)據(jù)采集電路40中，如何確保獲得兩個獨立的位置檢測系統(tǒng)在同一時刻的角度信息是一個技術(shù)難點。本實用新型的同步控制電路43之所以能夠保證對兩路獨立檢測系統(tǒng)的同步控制，是通過FPGA (Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)這種基于并行結(jié)構(gòu)的可編程邏輯陣列器件來實現(xiàn)的。 當(dāng)數(shù)據(jù)采集電路40接收到需要檢測角度信息的指令時，F(xiàn)PGA內(nèi)部兩個獨立并行的狀態(tài)機開始工作，進行初始化，并通過內(nèi)插延時來確保最終獲得的兩個獨立的檢測系統(tǒng)的角度信息是一致的，即為同一時刻的角度信息。例如，轉(zhuǎn)臺20上的旋轉(zhuǎn)變壓器13和旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30作為第一路檢測系統(tǒng)，其內(nèi)部處理的延遲時間是已知的，例如為xl。轉(zhuǎn)臺20上的光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15作為第二路檢測系統(tǒng)，其內(nèi)部處理的延遲時間也是已知的，例如為yl。所述同步控制電路43中的第一狀態(tài)機采集第一路檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過zl時間后第二狀態(tài)機采集第二路檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。這里的zl可為正、零、負。當(dāng)zl為零，表示兩個并行處理的狀態(tài)機同時采集。當(dāng) zl為負，表示第二狀態(tài)機先采集，第一狀態(tài)機后采集。那么同步控制電路43只需保證第一狀態(tài)機內(nèi)插延時比第二狀態(tài)機內(nèi)插延時多yl+zl-xl的時間，即可保證從兩路獨立檢測系統(tǒng)獲得的是同一時刻的角度檢測信息。yl+zl-xl可為正、零、負。當(dāng)yl+zl-xl為零，表示兩個狀態(tài)機均無需內(nèi)插延時，或內(nèi)插相同時間的延時。當(dāng)yl+zl-xl為負，表示第二狀態(tài)機內(nèi)插延時比第一狀態(tài)機多。在典型的器件應(yīng)用時，旋轉(zhuǎn)變壓器13的數(shù)據(jù)帶寬是16bit，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15 的數(shù)據(jù)帶寬是20bit，也就是說同一時間需要36bit的數(shù)據(jù)被保存在緩存器44中。這還沒有考慮到數(shù)據(jù)采集電路40同時還需要隨時響應(yīng)上位機50的需求，以及將數(shù)據(jù)上傳至上位機50等。本實用新型同步控制電路43在FPGA中采用高速存儲器的接口和讀寫策略，應(yīng)用靈活的FIFO帶寬和深度設(shè)置，將兩路獨立檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過至少一個內(nèi)部FIFO (First In, First Out，先入先出)組成同步的64bit數(shù)據(jù)，再寫入緩存器44中；同時如果上位機 50有上傳數(shù)據(jù)的需求，F(xiàn)PGA可以通過乒乓模式將保存于緩存器44中的數(shù)據(jù)讀取出來并通過上位機接口 45上傳至上位機50。[0043]所述上位機50例如為PC機，其中內(nèi)置有數(shù)據(jù)處理軟件，用來控制整個檢測系統(tǒng)并從數(shù)據(jù)采集電路40獲得數(shù)據(jù)加以分析，提供人機接口界面等。在控制整個檢測系統(tǒng)方面， 包括設(shè)置轉(zhuǎn)臺20的工作狀態(tài)(電機22是勻速轉(zhuǎn)動，還是加速轉(zhuǎn)動，還是減速轉(zhuǎn)動)；配置旋轉(zhuǎn)變壓器13、旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15的參數(shù)；分析數(shù)據(jù)采集電路40所保存的數(shù)據(jù)，評估基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測系統(tǒng)的測量精度(根據(jù)與光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的檢測結(jié)果相比較)。再請參閱圖4 圖7，轉(zhuǎn)臺20中的旋轉(zhuǎn)變壓器13連接旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30中的激勵緩沖器12和解碼輸入緩沖器14。旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路30中的解碼器11連接數(shù)據(jù)采集電路40中的旋轉(zhuǎn)變壓器接口 41。轉(zhuǎn)臺20中的光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15連接數(shù)據(jù)采集電路40中的光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口 42。數(shù)據(jù)采集電路40中的上位機接口 45連接上位機50。雖然圖4中未圖示，但所述旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)還包括有一個供電電源， 為各個模塊提供電源。綜上所述，本實用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)變壓器13和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15同時裝在一個旋轉(zhuǎn)的電機軸上，然后通過數(shù)據(jù)采集電路40記錄旋轉(zhuǎn)變壓器13 和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器15在同一時刻所測量的角度信息，通過比較兩者的角度偏差來評估基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測系統(tǒng)的精度。以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用于限定本實用新型。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)，其特征是，包括轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路、數(shù)據(jù)采集電路和上位機；所述轉(zhuǎn)臺具體包括 一個電機；一個與所述電機相連接的電機控制器；安裝在所述電機的軸上的被測試的旋轉(zhuǎn)變壓器和一個光電式旋轉(zhuǎn)編碼器； 所述旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路具體包括 一個解碼器；連接所述被測試的旋轉(zhuǎn)變壓器和解碼器的一個激勵緩沖器和一個解碼輸入緩沖器； 所述數(shù)據(jù)采集電路具體包括 一個同步控制電路； 連接所述同步控制電路的一個緩存器；連接所述同步控制電路和被測試的旋轉(zhuǎn)變壓器的一個旋轉(zhuǎn)變壓器接口； 連接所述同步控制電路和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的一個光電式旋轉(zhuǎn)編碼器接口； 連接所述同步控制電路和上位機的一個上位機接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)，其特征是，還包括為其余各部分供電的電源。
專利摘要本實用新型公開了一種旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)，包括安裝在電機軸上的旋轉(zhuǎn)變壓器和光電式旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器輔助電路、數(shù)據(jù)采集電路和上位機。本實用新型旋轉(zhuǎn)變壓器的精度檢測系統(tǒng)能比較精確的評估基于旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測系統(tǒng)在電機處于固定轉(zhuǎn)速、及加速、減速過程中的測量精度，有助于發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的缺陷，改進設(shè)計。并且該測試平臺的體積較小，成本低廉，對被測設(shè)備的影響也小，能客觀的評估被測設(shè)備的測量精度。
文檔編號G01B7/30GK202281593SQ20112037901
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者付登萌, 陳波 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司