CN207939421U - 一种高压变频器绝对位置采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高压变频器绝对位置采集装置，包括AC/DC电源模块(1)、并行接口电路(2)、CPLD信号处理电路(3)和差分输出电路(4)。AC/DC电源模块(1)为交流220输入，5V、24V以及隔离5V输出，其中5V为装置本身供电，24V为编码器(10)供电，隔离5V为差分输出电路(4)供电；并行接口电路(2)通过施密特反相器接收编码器(10)的位置信号；CPLD信号处理电路(3)将编码器(10)的并行信号转化为串行输出；差分输出电路(4)为光耦隔离差分输出，传送给高压变频器控制***(20)。该装置接受处理具有16位分辨率并口输出的绝对值编码器的信号，通过位置信号并转串的处理，大大提高了采集信号的抗干扰性，同时由于采用CPLD作为主处理芯片，使***成本有所降低。
Description
技术领域
本实用新型属于工业电气传动和变频器设备技术领域，特别涉及一种高压变频器高精度位置信号采集装置。
背景技术
目前高性能的高压变频器控制算法主要有有速度传感器矢量控制和无速度传感器矢量控制。对于矿井、冶金等行业要求控制精度比较高的场合，主要选择有速度传感器矢量控制，电机上安装的编码器采集电机的位置信息，采集到的位置信息传送给控制***，控制***根据电机的位置信息计算电机的转速，然后将其与给定值进行比较，进行转速闭环控制。因此，位置信息采集的精度和实时性是实现速度闭环控制的关键。如果直接根据编码器采集电机的位置信息计算电机的转速，容易受到外界环境的干扰，再加上实时性的问题，无法高精度的计算有速度矢量控制算法中速度，降低了电机控制的控制精度。
本实用新型的目的在于提供一种高压变频器绝对位置采集装置，用于解决电机位置采集过程中容易受到干扰性和实时性差的问题。
实用新型内容
本实用新型的第一技术方案为一种高压变频器绝对位置采集装置，其特征在于包括：AC/DC电源模块(1)、并行接口电路(2)、CPLD信号处理电路(3)和差分输出电路(4)，AC/DC电源模块(1)接收交流输入，经AC/DC转换后，为装置本身供电，并经隔离后为差分输出电路 (4)供电，
并行接口电路(2)接收编码器(10)输出的并行位置信号，经过施密特反相器后送入CPLD信号处理电路(3)，CPLD信号处理电路(3) 完成并行输入转化为串行输出，所述串行通过所述差分输出电路(4) 输入到高压变频器(20)。
第二技术方案基于第一技术方案，其特征在于，所述CPLD信号处理电路(3)为本装置的核心部分，处理芯片为CPLD芯片，串行信号波特率为2.5M，带同一帧数据前后校验功能。
第三技术方案基于第二技术方案，其特征在于，所述差分输出电路 (4)由光耦隔离部分和TTL转485电平芯片电路组成，通过光耦隔离实现数据隔离，TTL转485电平芯片电路实现长距离信号可靠传送。
第四技术方案基于第三技术方案，其特征在于，所述AC/DC电源模块(1)还为所述编码器(10)提供电源。
第五技术方案基于第一至第四中的任一技术方案，其特征在于，编码器(10)的每一位的信号都是由推挽电路组成，所述并行接口电路(2) 上设置有上拉电阻，通过上拉电阻将编码器(10)输出的高电平钳位到所述CPLD信号处理电路(3)需要的电平。
附图说明
附图仅用于示出优选实施方式的目的，而不是对本实用新型的限制。在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
图1是高压变频器绝对位置采集装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施案例对本实用新型进行详细描述。
高压变频器绝对位置采集装置安放在一个21cm*12.5cm*7cm的灰色小盒子里面，盒子有三个对外端子座：编码器座、通信座和电源座。编码器座与绝对值编码器10的输出信号端连接，通信座与高压变频器控制***20的控制端连接，电源座与交流220V的电源连接。
整个装置由一块板卡组成，如图1所示，板卡电路部分包括AC/DC 电源模块1、并行接口电路2、CPLD信号处理电路3和差分输出电路4。 AC/DC电源模块1接收交流220V电源输入，输出5V，24V和隔离5V。其中5V位装置本身供电，24V为并口绝对值编码器10供电，隔离5V为差分输出电路4供电。
并行接口电路2接收绝对值编码器10并口输出的信号，然后经过施密特反相器送入CPLD信号处理电路3进行处理。CPLD信号处理电路 3主要完成并行信号转串口信号输出的功能，差分输出电路4用于增强了信号传送的可靠性，把TTL电平转化为差分信号，传送给高压变频器控制***20。
如图1所示，绝对值编码器10的位置信号连接到并行接口电路2，由于每一位的信号都是有推挽电路组成，输出的高电平为编码器供电的 24V，所以在并行接口电路部分设置一个上拉电阻，把电压钳位到5V。
在本实施方式中，CPLD信号处理电路3的处理芯片为ALTERA公司的EPM7128QC100，利用该处理芯片具有的丰富的IO口资源，外接有源晶振10M，将并行信号转化为串行输出的功能。串行输出的具体协议为：起始位2位1,0(1代表高电平，0代表低电平)，数据位bit0-bit15，数据位bit0-bit15，校验位1,1，停止位1(共14位)。带同一帧数据前后校验功能。
差分输出电路4主要由光耦隔离电路和TTL转差分信号电路组成。光耦隔离部分输出端有RC电路组成，不同的通信波特率对RC的要求不一样。本实用方式中通信波特率为2.5M，选取R的电阻值为310欧姆， C的容值为15PF。差分电平转化选用MAX485。
本实用新型的优点和有益效果：
本实用新型高压变频器绝对位置采集装置，通过采用CPLD作为信号处理核心，能够以较高的波特率把并口位置信号转化为串口输出，同时输出接口部分采用隔离差分的电路形式，保证信号传送的实时性和高可靠性，有效的提高了电机转速的计算精度和速度控制环路的控制精度。
相对于以前直接处理并口信号，由于增加了并转串功能，通过隔离差分信号传送到高压变频器控制***20，不仅降低了***成本，还增强了***的抗干扰性和实时性，增加信号处理的灵活性。
以上只是本实用新型的具体实施方式之一，在本实用新型的范围内，能够对各实施方式进行变形，这些变形例均属于本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高压变频器绝对位置采集装置，其特征在于包括：AC/DC电源模块(1)、并行接口电路(2)、CPLD信号处理电路(3)和差分输出电路(4)，AC/DC电源模块(1)接收交流输入，经AC/DC转换后，为装置本身供电，并经隔离后为差分输出电路(4)供电，
并行接口电路(2)接收编码器(10)输出的并行位置信号，经过施密特反相器后送入CPLD信号处理电路(3)，CPLD信号处理电路(3)完成并行输入转化为串行输出，所述串行通过所述差分输出电路(4)输入到高压变频器(20)。
2.根据权利要求1所述的一种高压变频器绝对位置采集装置，其特征在于，所述CPLD信号处理电路(3)为本装置的核心部分，处理芯片为CPLD芯片，串行信号波特率为2.5M，带同一帧数据前后校验功能。
3.根据权利要求2所述的一种高压变频器绝对位置采集装置，其特征在于，所述差分输出电路(4)由光耦隔离部分和TTL转485电平芯片电路组成，通过光耦隔离实现数据隔离，TTL转485电平芯片电路实现长距离信号可靠传送。
4.根据权利要求3所述的一种高压变频器绝对位置采集装置，其特征在于，所述AC/DC电源模块(1)还为所述编码器(10)提供电源。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种高压变频器绝对位置采集装置，其特征在于，编码器(10)的每一位的信号都是由推挽电路组成，所述并行接口电路(2)上设置有上拉电阻，通过上拉电阻将编码器(10)输出的高电平钳位到所述CPLD信号处理电路(3)需要的电平。
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Publications (1)
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| CN207939421U true CN207939421U (zh) | 2018-10-02 |
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2017
- 2017-12-29 CN CN201721919099.0U patent/CN207939421U/zh active Active
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