本發(fā)明涉及正余弦編碼器檢測技術，具體涉及一種正余弦編碼器斷線檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術：

正余弦編碼器因其優(yōu)良特性在各個行業(yè)得到了廣泛的應用。正余弦編碼器提供a相(a+、a-)、b相(b+、b-)、c相(c+、c-)、d相(d+、d-)、r相，其中a、b、c、d相的每相都是由兩路信號組成，其信號輸出為差分形式，峰峰值為1v的正弦波信號，其中c相、d相編碼器轉動一圈產生一個周波的正弦信號，兩者相位相差90°。

而在永磁同步電機的矢量控制中，正余弦編碼器的c相、d相一般用來確定永磁同步電機的初始磁極角度。如果正余弦編碼器出現(xiàn)斷線的問題，則會對電機的控制運行產生不利影響，如果電機作為電梯曳引機，正余弦編碼器斷線甚至于會導致電梯飛車事故，出現(xiàn)人員傷亡，所以對正余弦編碼器進行斷線檢測也就十分重要。目前也有通過檢測正余弦編碼器輸出信號的方式來檢測編碼器是否斷線，但是相應的電路復雜，只能檢測c相和d相，檢測準確度低，檢測的速度不理想。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是檢測正余弦編碼器輸出信號是否斷線的電路復雜，只能檢測c相和d相，檢測準確度低，檢測的速度不理想的問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種正余弦編碼器斷線檢測系統(tǒng)，包括：用于將正余弦編碼器的c相和d相的電壓信號分別進行分壓的分壓模塊，所述分壓模塊的信號輸入端與所述正余弦編碼器的c相和d相的信號輸出端連接，還包括：

電壓最小值電路，其信號輸入端與所述分壓模塊的信號輸出端連接，接收所述分壓模塊分壓后的電壓信號，經所述電壓最小值電路作用后獲取最小電壓信號；

鉗位濾波器，其信號輸入端與所述電壓最小值電路的信號輸出端連接，接收所述最小電壓信號，經所述鉗位濾波器作用后獲取濾波電壓信號；

信號轉換器，其信號輸入端與所述正余弦編碼器的a相和b相的信號輸出端連接，接收正余弦編碼器的a相和b相的電壓信號，并分別轉換為脈沖信號；

dsp數(shù)字信號處理器，其信號輸入端分別與所述鉗位濾波器的信號輸出端、所述信號轉換器的信號輸出端連接，根據(jù)接收到的所述濾波電壓信號以及所述脈沖信號來判斷所述正余弦編碼器的輸出信號是否存在斷線。

優(yōu)選地，所述dsp數(shù)字信號處理器包括：

模數(shù)轉換模塊，用于將接收到的所述濾波電壓信號由模擬量轉換為數(shù)字量信號；

比較模塊，用于將所述數(shù)字量信號與所述比較模塊設定的基準值進行比較，并輸出高或低電平信號，輸出高電平信號為所述正余弦編碼器的c、d相無斷線，輸出低電平信號為所述正余弦編碼器的c、d相存在斷線；

正交編碼器模塊，用于接收所述脈沖信號，并將所述脈沖信號的脈沖數(shù)與c、d相的旋轉角度進行比較快速的判斷所述正余弦編碼器的a、b相是否存在斷線。

優(yōu)選地，所述正余弦編碼器的a相、b相、c相和d相分別包括：a+和a-、b+和b-、c+和c-、d+和d-信號輸出端。

優(yōu)選地，所述分壓模塊采用對稱分壓電路進行分壓，所述對稱分壓電路包括：c相對稱分壓電路和d相對稱分壓電路；

所述c相對稱分壓電路包括：阻值相等的電阻r10、電阻r20和電阻rc1；

所述d相對稱分壓電路包括：阻值相等的電阻r30、電阻r40和電阻rd1。

優(yōu)選地，所述電壓最小值電路包括c相和d相電壓最小值電路，所述c相電壓最小值電路分別設有第一、二組電路，所述d相電壓最小值電路分別設有第三、四組電路，所述第一、二、三、四組電路均相同，且輸出端連接于一公共節(jié)點；

所述第一組電路包括：輸入電阻r11、運算放大器u1、二極管d11和d12、輸出電阻r12；

所述第二組電路包括：輸入電阻r21、運算放大器u2、二極管d21和d22、輸出電阻r22；

所述第三組電路包括：輸入電阻r31、運算放大器u3、二極管d31和d32、輸出電阻r32；

所述第四組電路包括：輸入電阻r41、運算放大器u4、二極管d41和d42、輸出電阻r42。

優(yōu)選地，兩個所述二極管d11和d12由一個二合一單體二極管d10替代連接使用，兩個所述二極管d21和d22由一個二合一單體二極管d20替代連接使用，兩個所述二極管d31和d32由一個二合一單體二極管d30替代連接使用，兩個所述二極管d41和d42由一個二合一單體二極管d40替代連接使用。

優(yōu)選地，所述第一組電路還包括濾波電容c11和c12，所述第二組電路還包括濾波電容c21和c22，所述第三組電路還包括濾波電容c31和c32，所述第四組電路還包括濾波電容c41和c42。

優(yōu)選地，所述鉗位濾波器包括濾波電阻ra1、濾波電容ca1、鉗位二極管da1和da2，兩個所述二極管da1和da2由一個二合一單體二極管da0替代連接使用。

本發(fā)明還提供了一種正余弦編碼器斷線檢測方法，包括以下步驟：

將正余弦編碼器c相和d相的電壓信號發(fā)送至分壓模塊進行分壓；

將分壓后的電壓信號發(fā)送至電壓最小值電路，經所述電壓最小值電路作用后獲取最小電壓信號；

將所述最小電壓信號發(fā)送至鉗位濾波器，經所述鉗位濾波器作用后獲取濾波電壓信號；

將所述濾波電壓信號發(fā)送至dsp數(shù)字信號處理器，所述dsp數(shù)字信號處理器根據(jù)接收到的所述濾波電壓信號來判斷正余弦編碼器c、d相是否存在斷線，若存在斷線，直接輸出斷線結果，若不存在斷線，再檢測正余弦編碼器a、b相是否存在斷線。

優(yōu)選地，所述檢測正余弦編碼器a、b相是否存在斷線，包括以下步驟：

將正余弦編碼器a相和b相的電壓信號發(fā)送至信號轉換器進行信號轉換；

信號轉換器將a相和b相的電壓信號轉換為脈沖信號，并發(fā)送至dsp數(shù)字信號處理器；

dsp數(shù)字信號處理器根據(jù)脈沖信號的脈沖數(shù)判斷a、b相是否存在斷線，若存在斷線，直接輸出斷線結果，若不存在斷線，對c、d相進行斷線檢測，

如此循環(huán)。

本發(fā)明，通過分壓模塊、電壓最小值電路、鉗位濾波器、信號轉換器和dsp數(shù)字信號處理器之間的特有連接設置，不但實現(xiàn)了檢測正余弦編碼器的a、b、c和d相是否斷線的作用，而且使斷線檢測的電路和處理過程更準確、快速和簡單。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的正余弦編碼器斷線檢測系統(tǒng)模塊示意圖；

圖2為本發(fā)明的電路示意圖一；

圖3為本發(fā)明的電路示意圖二；

圖4為本發(fā)明的電路示意圖三；

圖5為本發(fā)明的正余弦編碼器斷線檢測方法的流程示意圖；

圖6為本發(fā)明的正余弦編碼器斷線檢測方法的流程示意圖。

附圖標號

1.正余弦編碼器2.分壓模塊

3.電壓最小值電路4.鉗位濾波器

5.信號轉換器6.dsp數(shù)字信號處理器

11.c相電壓信號輸出端12.d相電壓信號輸出端

21.c相對稱分壓電路22.d相對稱分壓電路

31.c相電壓最小值電路32.d相電壓最小值電路

具體實施方式

為了使本發(fā)明的有益效果更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細的說明。

在以下描述中闡述了具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施方式的限制。

如圖1所示的正余弦編碼器斷線檢測系統(tǒng)模塊示意圖中，本發(fā)明提供的一種正余弦編碼器斷線檢測系統(tǒng)，包括：用于將正余弦編碼器1的c相和d相的電壓信號分別進行分壓的分壓模塊2，分壓模塊2的信號輸入端與正余弦編碼器1的c相和d相的信號輸出端連接。正余弦編碼器1設有a相、b相、c相、d相和r相，正余弦編碼器1的a相、b相、c相和d相分別包括：a+和a-、b+和b-、c+和c-、d+和d-信號輸出端，r相包括：r+和r-，a相、b相、c相和d相為信號輸出相，r相為復位相。正余弦編碼器1還設有gnd端和vcc端，用于連接外接電源，保證正余弦編碼器1的正常工作。

還包括：電壓最小值電路3、鉗位濾波器4、信號轉換器5和dsp數(shù)字信號處理器6。電壓最小值電路3的信號輸入端與分壓模塊2的信號輸出端連接，鉗位濾波器4的信號輸入端與電壓最小值電路3的信號輸出端連接，dsp數(shù)字信號處理器6的信號輸入端與鉗位濾波器4的信號輸出端連接，信號轉換器5的信號輸入端與正余弦編碼器1的a相和b相輸出端連接，信號轉換器5的信號輸出端與dsp數(shù)字信號處理器6的信號輸入端連接。正余弦編碼器1的c相和d相的電壓信號發(fā)送至分壓模塊2，經分壓模塊2分壓后發(fā)送至電壓最小值電路3，經電壓最小值電路3作用后獲取最小電壓信號，將最小電壓信號發(fā)送至鉗位濾波器4，經鉗位濾波器4作用后獲取濾波電壓信號，將濾波電壓信號發(fā)送至dsp數(shù)字信號處理器6，dsp數(shù)字信號處理器6根據(jù)接收到的c相和d相的濾波電壓信號來判斷正余弦編碼器1的c、d相是否斷線。正余弦編碼器1的a相和b相的電壓信號發(fā)送至信號轉換器5，信號轉換器5將接收到的正余弦編碼器1的a相和b相的電壓信號分別轉換為脈沖信號，dsp數(shù)字信號處理器6根據(jù)接收到的a相和b相的脈沖信號來判斷正余弦編碼器1的a、b相是否斷線。

其中，dsp數(shù)字信號處理器6包括：模數(shù)轉換模塊、比較模塊和正交編碼器模塊，模數(shù)轉換模塊用于將接收到的c相和d相的濾波電壓信號由模擬量轉換為數(shù)字量信號；比較模塊用于將數(shù)字量信號與比較模塊設定的基準值進行比較，并輸出高或低電平信號。當輸出高電平信號時，正余弦編碼器1的c、d相無斷線，通過正交編碼器模塊對正余弦編碼器1的a相和b相輸出的電壓信號進行斷線檢測，正交編碼器模塊接收由信號轉換器轉換后的脈沖信號，并根據(jù)脈沖數(shù)來判斷a、b相是否存在斷線；當輸出低電平信號時，正余弦編碼器1的c、d相存在斷線，直接輸出斷線信號無需再對正余弦編碼器1的a、b相的脈沖信號進行斷線檢測。即斷線檢測的過程是：先對正余弦編碼器1的c、d相進行斷線檢測，當不存在斷線情況時，再對正余弦編碼器1的a、b相進行斷線檢測；當存在斷線時，沒有必要再對正余弦編碼器1的a、b相進行斷線檢測，直接輸出斷線檢測結果。其中，正余弦編碼器1的a相和b相的電壓信號需要通過信號轉換器5轉換為脈沖信號，并通過dsp數(shù)字信號處理器6將脈沖信號轉換為對應的旋轉角度與正余弦編碼器1的c、d相的旋轉角度進行比較，如果比較結果一致，正余弦編碼器1的a、b相不存在斷線，如果比較結果不一致，正余弦編碼器1的a、b相存在斷線，輸出斷線結果。

如圖2所示本發(fā)明的電路示意圖一中，正余弦編碼器1的c相電壓信號輸出端11和d相電壓信號輸出端12分別包括：c+和c-、d+和d-信號輸出端。

分壓模塊2采用對稱分壓電路進行分壓，對稱分壓電路包括：c相對稱分壓電路21和d相對稱分壓電路22，其中c相對稱分壓電路21包括：阻值相等的電阻r10、電阻r20和電阻rc1，電阻rc1的一端通過節(jié)點tp11與電阻r10的一端連接，電阻r10的另一端接地，電阻rc1的另一端通過節(jié)點tp21與電阻r20的一端連接，電阻r20的另一端接地，且節(jié)點tp11與c+連接，節(jié)點tp21與所述c-連接；d相對稱分壓電路22包括：阻值相等的電阻r30、電阻r40和電阻rd1，電阻rd1的一端通過節(jié)點tp31與電阻r30的一端連接，且電阻r30的另一端接地，電阻rd1的另一端通過節(jié)點tp41與電阻r40的一端連接，且電阻r40的另一端接地，節(jié)點tp31與d+連接，節(jié)點tp41與d-連接。

電壓最小值電路3包括c相電壓最小值電路31和d相電壓最小值電路32，c相電壓最小值電路31設有第一、二組電路，d相電壓最小值電路32設有第三、四組電路，第一、二、三、四組電路均相同，且四組電路的輸出端連接于一公共節(jié)點tpa1。第一組電路包括：輸入電阻r11、運算放大器u1、二極管d11和d12、輸出電阻r12，其中輸入電阻r11的一端與節(jié)點tp11連接，另一端與運算放大器u1的正端連接；運算放大器u1的負端與節(jié)點tp13連接，運算放大器u1的輸出端與節(jié)點tp12連接；二極管d11正向連接于節(jié)點tp12至節(jié)點tp13，二極管d12反向連接于節(jié)點tp12至節(jié)點tp14；在節(jié)點tp13和節(jié)點tp14之間并聯(lián)輸出電阻r12。第二組電路包括：輸入電阻r21、運算放大器u2、二極管d21和d22、輸出電阻r22，其中輸入電阻r21的一端與節(jié)點tp21連接，另一端與運算放大器u2的正端連接；運算放大器u2的負端與節(jié)點tp23連接，運算放大器u2的輸出端與節(jié)點tp22連接；二極管d21正向連接于節(jié)點tp22至節(jié)點tp23，二極管d22反向連接于節(jié)點tp22至節(jié)點tp24；在節(jié)點tp23和節(jié)點tp24之間并聯(lián)輸出電阻r22。第三組電路包括：輸入電阻r31、運算放大器u3、二極管d31和d32、輸出電阻r32，其中輸入電阻r31的一端與節(jié)點tp31連接，另一端與運算放大器u3的正端連接；運算放大器u3的負端與節(jié)點tp33連接，運算放大器u3的輸出端與節(jié)點tp32連接；二極管d31正向連接于節(jié)點tp32至節(jié)點tp33，二極管d32反向連接于節(jié)點tp32至節(jié)點tp34；在節(jié)點tp33和節(jié)點tp34之間并聯(lián)輸出電阻r32。第四組電路包括：輸入電阻r41、運算放大器u4、二極管d41和d42、輸出電阻r42，輸入電阻r41的一端與節(jié)點tp21連接，另一端與運算放大器u4的正端連接；運算放大器u4的負端與節(jié)點tp43連接，運算放大器u4的輸出端與節(jié)點tp42連接；二極管d41正向連接于節(jié)點tp42至節(jié)點tp43，二極管d42反向連接于節(jié)點tp42至節(jié)點tp44；在節(jié)點tp43和節(jié)點tp44之間并聯(lián)輸出電阻r42。根據(jù)電壓最小值電路3的電路設計可知，當四組電路中的任何一組接收到的電壓信號小于其他三組時，則該組輸出的電壓信號作為電壓最小值電路3的最小電壓信號輸出至鉗位濾波器4。

鉗位濾波器4包括濾波電阻ra1、濾波電容ca1、鉗位二極管da1和da2。，其中濾波電阻ra1的一端連接節(jié)點tpa1，另一端連接節(jié)點tp4；濾波電容ca1的連接于節(jié)點tp4和地之間；鉗位二極管da1正向連接于節(jié)點tp4至電源vcc，鉗位二極管da2反向連接于節(jié)點tp4至地。鉗位濾波器4對最小電壓信號進行鉗位濾波作用后輸出濾波電壓信號，并將濾波電壓信號發(fā)送至dsp數(shù)字信號處理器6。

dsp數(shù)字信號處理器6進行斷線檢測時，首先根據(jù)接收到的濾波電壓信號來判斷正余弦編碼器1的c、d相是否存在斷線，若不存在斷線情況，再根據(jù)接收到的脈沖信號來判斷正余弦編碼器1的a、b相是否斷線；a、b相的斷線檢測是將a、b相的脈沖信號對應的旋轉角度與c、d相的濾波電壓信號對應的旋轉角度進行比較得出的結果。如果旋轉角度一致，正余弦編碼器1的a相和b相不存在斷線，繼續(xù)對c相和d相繼續(xù)檢測，如此循環(huán)對正余弦編碼器1進行斷線檢測，直至出現(xiàn)斷線情況。如果旋轉角度不一致，正余弦編碼器1的a相和b相存在斷線，輸出斷線結果。

正余弦編碼器1的a、b相旋轉一周的脈沖數(shù)為2048個，根據(jù)公式：

a、b相脈沖數(shù)÷2048＝a、b相旋轉角度÷360°

舉例說明：檢測a、b相是否斷線時，正余弦編碼器1的c、d相測得旋轉角度為10°，a、b相的脈沖數(shù)為已知數(shù)，根據(jù)公式得出a、b相旋轉角度，若a、b相旋轉角度為10°，a、b相不存在斷線，否則為斷線。若正余弦編碼器1的c、d相存在斷線情況，直接輸出斷線結果，無需再對a、b相進行斷線檢測。需要提示的是：a相和b相的脈沖數(shù)通過發(fā)送至dsp數(shù)字信號處理器進行處理得到a、b相脈沖數(shù)，并通過a、b相脈沖數(shù)計算出a、b相旋轉角度，然后與c、d相的旋轉角度進行比較，最終確定a、b相是否斷線。

如圖3所示的本發(fā)明的電路示意圖二中，在電壓最小值電路3中，兩個二極管d11和d12可以由一個二合一單體二極管d10替代連接使用，兩個二極管d21和d22可以由一個二合一單體二極管d20替代連接使用，兩個二極管d31和d32可以由一個二合一單體二極管d30替代連接使用，兩個二極管d41和d42可以由一個二合一單體二極管d40替代連接使用；在鉗位濾波器4中，兩個二極管da1和da2可以由一個二合一單體二極管da0替代連接使用。通過此種替代方式，能夠使電壓最小值電路3和鉗位濾波器4的結構更加簡單，節(jié)省材料。

如圖4所示的本發(fā)明的電路示意圖三中，在電壓最小值電路3中還設有濾波電容，其中第一組電路還包括濾波電容c11和c12，濾波電容c11的一端連接于電阻r11與運算放大器u1正端之間的節(jié)點tp15，另一端接地；濾波電容c12連接于運算放大器u1負端的節(jié)點tp16和輸出端的節(jié)點tp12之間；第二組電路還包括濾波電容c21和c22，濾波電容c21的一端連接于電阻r21與運算放大器u2正端之間的節(jié)點tp25，另一端接地；濾波電容c22連接于運算放大器u2負端的節(jié)點tp26和輸出端的節(jié)點tp22之間；第三組電路還包括濾波電容c31和c32，濾波電容c31的一端連接于電阻r31與運算放大器u3正端之間的節(jié)點tp35，另一端接地；濾波電容c32連接于運算放大器u3負端的節(jié)點tp36和輸出端的節(jié)點tp32之間；第四組電路還包括濾波電容c41和c42，濾波電容c41的一端連接于電阻r41與運算放大器u4正端之間的節(jié)點tp45，另一端接地；濾波電容c42連接于運算放大器u4負端的節(jié)點tp46和輸出端的節(jié)點tp42之間。通過對每組電路設有濾波電容，使濾波后的電壓信號檢測效果更加準確。

如圖5所示，本發(fā)明還提供了一種正余弦編碼器斷線檢測方法，具體包括以下步驟：

步驟s1：將正余弦編碼器c相和d相的電壓信號發(fā)送至分壓模塊進行分壓，

步驟s2：將分壓后的電壓信號發(fā)送至電壓最小值電路，經所述電壓最小值電路作用后獲取最小電壓信號；

步驟s3：將最小電壓信號發(fā)送至鉗位濾波器，經鉗位濾波器作用后獲取濾波電壓信號；

步驟s4：將濾波電壓信號發(fā)送至dsp數(shù)字信號處理器，dsp數(shù)字信號處理器根據(jù)接收到的濾波電壓信號來判斷正余弦編碼器c、d相是否存在斷線；步驟s5：若存在斷線，直接輸出斷線結果；步驟s6：若不存在斷線，再檢測正余弦編碼器a、b相是否存在斷線。

如圖6所示，其中，步驟s6：檢測正余弦編碼器a、b相是否存在斷線，包括以下步驟：

步驟s601：將正余弦編碼器a相和b相的電壓信號發(fā)送至信號轉換器進行信號轉換；

步驟s602：信號轉換器將a相和b相的電壓信號轉換為脈沖信號，并發(fā)送至dsp數(shù)字信號處理器；

步驟s603：dsp數(shù)字信號處理器根據(jù)脈沖信號的脈沖數(shù)判斷a、b相是否存在斷線，若存在斷線，直接輸出斷線結果，若不存在斷線，對c、d相進行斷線檢測，如此循環(huán)。

具體的工作過程：在正常的工作情況下，首先對正余弦編碼器1的c相和d相電壓信號進行斷線檢測，c相和d相電壓信號分別發(fā)送至分壓模塊2，分壓模塊2將接收到的電壓信號分別進行分壓，并將分壓后的電壓信號分別發(fā)送至電壓最小值電路3，電壓最小值電路3對接收到的電壓信號進行處理，最終輸出一個最小電壓信號至鉗位濾波器4，鉗位濾波器4對接收到的最小電壓信號進行鉗位濾波作用，并輸出濾波電壓信號至dsp數(shù)字信號處理器6，dsp數(shù)字信號處理器6根據(jù)接收到的濾波電壓信號判斷c、d相是否存在斷線。

若c、d相存在斷線，直接輸出斷線結果；若c、d相不存在斷線，對正余弦編碼器1的a、b相進行斷線檢測。a相和b相電壓信號分別發(fā)送至信號轉換器5，信號轉換器5將接收到的a相和b相電壓信號轉換為脈沖信號，并將脈沖信號發(fā)送至dsp數(shù)字信號處理器6，dsp數(shù)字信號處理器6將接收到的a相和b相脈沖信號與c相和d相的濾波電壓信號通過旋轉角度轉換進行比較，比較結果一致，a、b相不存在斷線，繼續(xù)對c、d相進行斷線檢測，如此循環(huán)；比較結果不一致，a、b相存在斷線，輸出斷線結果。

本發(fā)明，通過分壓模塊、電壓最小值電路、鉗位濾波器、信號轉換器和dsp數(shù)字信號處理器之間的特有連接設置，不但實現(xiàn)了檢測正余弦編碼器的a、b、c和d相是否斷線的作用，而且使斷線檢測的電路和處理過程更準確、快速和簡單。

本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發(fā)明的啟示下做出的結構變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內。