专利名称：一体式智能轴角编码器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于应用在伺服控制系统中使用的高精度、高可靠性智能角度传感器，特别是ー种一体式智能轴角编码器。
背景技术：
轴角编码器是军用和民用雷达角伺服系统的重要检测元件。它主要完成雷达天线方位/俯仰角位置的实时精确测量，并兼顾角速度测量的功能。轴角编码器总体上可分为光电编码器和基于旋转变压器(或自整角机)/数字变换 器的轴角编码器ニ类。尤其是随着微电子技术的发展，光电编码器的制造成本大幅下降，在民用领域应用很广。比如同步电机尾端的磁极位置检测传感器，国外进ロ的航管雷达角伺服系统中用的轴角编码器等，均使用的是光电编码器。但是，限于光电编码器的原理，在强振动条件下，这类编码器的故障率较高。这也在客观上限制了光电编码器在雷达装备上的应用。传统雷达天线角位置检测多采用基于旋转变压器(或自整角机)/数字变换器的轴角编码器方案。以旋转变压器(或自整角机)同步随动于天线的方位、俯仰运动，并实时送出同步信号(正、余弦信号)，在ACU分机(天线控制分机)中进行解算、修正。这样做难免存在元件分散、传输线路多、传输损耗大等缺点。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种采用旋转变压器的一体式智能轴角编码器，具有全数字输出、精度高、结构紧凑、成本低、安装方便、满足环境使用要求并具有故障诊断功倉^:。实现本实用新型目的的技术方案为ー种一体式智能轴角编码器，单通道旋转变压器固定在法兰盘上，外壳固定在该法兰盘和支架上，该支架也固定后罩，微处理器模块和轴角变换模块固定在支架上，该微处理器模块和轴角变换模块通过连接器栈接，对外引出的插座固定在后罩上；单通道旋转变压器信号通过电缆接入轴角变换模块，微处理器模块对外接ロ信号通过电缆连至插座。—种一体式智能轴角编码器，利用双通道旋转变压器自身的法兰盘作为安装基准，外壳固定在双通道旋转变压器上，支架也固定后罩，微处理器模块和轴角变换模块固定在支架上，该微处理器模块和轴角变换模块通过连接器栈接，对外引出的插座固定在后罩上；双通道旋转变压器信号通过电缆接入轴角变换模块，微处理器模块对外接ロ信号通过电缆连至插座。本实用新型与现有技术相比，其显著优点为(I) 一体式结构、安装调试方便；(2 )角度敏感元件采用旋转变压器，适合在较为恶劣电磁环境和工作环境使用；(3)全数字、智能化、具有CAN现场总线接ロ、差分正北脉冲、差分増量脉冲及BIT功能。
以下结合附图对本实用新型作进ー步详细描述。
图I是本实用新型单通道一体式智能轴角编码器的示意图。图2是本实用新型双通道一体式智能轴角编码器的示意图。图3是轴角变换模块及微处理器模块的构造示意图。
具体实施方式
本实用新型基于旋转变压器的一体式智能轴角编码器，按所用旋转变压器分为单通道和双通道两个型号，主要由单通道(双通道)旋转变压器、轴角变换模块、微处理器模块及相关结构件组成。单通道精度3分，双通道精度15秒。采用宽压(18V 36V)直流电源供电，功耗低(单通道小于3W、双通道小于5W)。电路部分由轴角变换模块、微处理器模块完成。轴角变换模块是基本的功能単元，提供系统所需电源，读取R/D转换器的角度数据并经处理后产生差分正北和増量脉冲输出。微处理器模块完成绝对角度读值、BIT、自动修零功能、速度信号采样、CAN现场总线接ロ通讯。结合图1，本实用新型单通道一体式智能轴角编码器，单通道旋转变压器I固定在法兰盘8上，法兰盘8是本实用新型的安装基准。外壳2固定在法兰盘8和支架5上，支架5也起到固定后罩6的作用，微处理器模块4和轴角变换模块3固定在支架5上，微处理器模块4和轴角变换模块3通过连接器栈接，对外引出的插座7固定在后罩6上。单通道旋转变压器I信号通过电缆接入轴角变换模块3。微处理器模块4对外接ロ信号通过电缆连至插座7。结合图2，本实用新型双通道一体式智能轴角编码器，利用双通道旋转变压器9自身的法兰盘作为安装基准，外壳2固定在双通道旋转变压器9上，支架5也起到固定后罩6的作用，微处理器模块4和轴角变换模块3固定在支架5上，微处理器模块4和轴角变换模块3通过连接器栈接，对外引出的插座7固定在后罩6上。双通道旋转变压器9信号通过电缆接入轴角变换模块3。微处理器模块4对外接ロ信号通过电缆连至插座7。本实用新型单、双通道一体式智能轴角编码器的电路部分由轴角变换模块3、微处理器模块4完成，如图3所示。轴角变换模块3是基本的功能単元，主要芯片有信号源(AD2S99)、R/D转换器(AD2S83)、CPLD, DC/DC变换器。DC/DC变换器产生工作所需低压电源，信号源产生2K/2V(RMS)正弦波励磁信号，CPLD读取R/D转换器的角度数据，单通道旋转变压器产生14位角度数据。双通道旋转变压器需要2片AD2S83分别产生粗精机数据，经CPLD粗精组合后产生18位角度数据。绝对角度数据经CPLD处理后产生所需脉宽的正北和増量脉冲信号输出。微处理器模块4采用C8051F040单片机。主要完成功能包括 从CPLD读取绝对角度值；故障诊断；通过CAN总线接收零位数据并完成自动修零功能；速度信号采样；CAN接ロ通讯；对外接ロ光耦隔离输出。通过CAN总线可以获得绝对角度值、速度值、故障码、CPU温度等数据。
权利要求1.一种一体式智能轴角编码器，其特征在于单通道旋转变压器(I)固定在法兰盘(8)上，外壳(2)固定在该法兰盘(8)和支架(5)上，该支架(5)也固定后罩(6)，微处理器模块(4)和轴角变换模块(3)固定在支架(5)上，该微处理器模块(4)和轴角变换模块(3)通过连接器栈接，对外引出的插座(7 )固定在后罩(6 )上；单通道旋转变压器(I)信号通过电缆接入轴角变换模块(3)，微处理器模块(4)对外接口信号通过电缆连至插座(7)。
2.—种一体式智能轴角编码器，其特征在于利用双通道旋转变压器(9)自身的法兰盘作为安装基准，外壳(2)固定在双通道旋转变压器(9)上，支架(5)也固定后罩(6)，微处理器模块(4 )和轴角变换模块(3 )固定在支架(5 )上，该微处理器模块(4 )和轴角变换模块(3)通过连接器栈接，对外引出的插座(7)固定在后罩(6)上；双通道旋转变压器(9)信号通过电缆接入轴角变换模块(3)，微处理器模块(4)对外接口信号通过电缆连至插座(7)。
3.根据权利要求I或2所述的一体式智能轴角编码器，其特征在于轴角变换模块(3)和微处理器模块(4)构成电路部分，所述的轴角变换模块(3)包括信号源、R/D转换器、CPLD、DC/DC变换器，该DC/DC变换器产生工作所需低压电源，信号源产生正弦波励磁信号，CPLD读取R/D转换器的角度数据，单通道旋转变压器产生14位角度数据，双通道旋转变压器需要2片R/D转换器分别产生粗精机数据，经CPLD粗精组合后产生18位角度数据，绝对角度数据经CPLD处理后产生所需脉宽的正北和增量脉冲信号输出；所述的微处理器模块(4)采用单片机，从CPLD读取绝对角度值、故障诊断；通过CAN总线接收零位数据并完成自动修零功能、速度信号采样、CAN接口通讯，对外接口光耦隔离输出；通过CAN总线获得绝对角度值、速度值、故障码、CPU温度数据。
专利摘要本实用新型涉及一种一体式智能轴角编码器。该编码器的单、双通道旋转变压器固定在法兰盘上，外壳固定在该法兰盘和支架上，该支架也固定后罩，微处理器模块和轴角变换模块固定在支架上，该微处理器模块和轴角变换模块通过连接器栈接，对外引出的插座固定在后罩上；单通道旋转变压器信号通过电缆接入轴角变换模块，微处理器模块对外接口信号通过电缆连至插座。本实用新型一体式结构、安装调试方便；角度敏感元件采用旋转变压器，适合在较为恶劣电磁环境和工作环境使用；全数字、智能化、具有CAN现场总线接口、差分正北脉冲、差分增量脉冲及BIT功能。
文档编号G01D5/244GK202403696SQ201120558758
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者吴冰, 王成, 黄建国 申请人:中国电子科技集团公司第十四研究所