一种磁轴承位移传感器容错控制电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种磁轴承位移传感器容错控制电路，所述内容能提高磁轴承控制系统的可靠性，保证系统正常运行，电路结构简单实用、不增加传感器探头数量和控制系统功耗。一种磁轴承位移传感器容错控制电路，所述内容包括位移传感器电路、定值电压输出电路、电压监测电路、继电器切换电路、差分放大电路、传感器状态监测电路以及主控芯片等部分。监测电路以及主控芯片等部分。监测电路以及主控芯片等部分。

【技术实现步骤摘要】
一种磁轴承位移传感器容错控制电路


[0001]本技术涉及磁轴承控制领域，尤其涉及一种磁轴承用位移传感器的容错控制电路，用于对磁悬浮系统转子的位置检测和控制。

技术介绍

[0002]磁悬浮轴承是利用电磁力作用将转子悬浮于空中，以使转子与定子之间避免存在机械接触，磁悬浮轴承系统通常应用于高速旋转系统。
[0003]位移传感器在磁轴承控制系统中具有重要作用，它可以实时检测高速旋转的转子的精确位置，从而实现对磁轴承的控制、转子的稳定悬浮。
[0004]然而，在磁悬浮轴承的实际运行过程中，难免由于发生各种难以预料的情形，造成某一路或多路位移传感器输出信号异常，从而导致转子无法稳定悬浮并在运转时跌落，进而对磁悬浮轴承系统造成损坏。
[0005]为了降低因传感器故障所导致的系统破坏，提高系统的稳定性，通常采取的方法是装配足够冗余数量的传感器或者改变位移测量方式。以上方法的主要问题在于增加了磁轴承系统的复杂程度、传感器的测量精度也无法得到保证。

技术实现思路

[0006]本技术解决的技术问题：克服传统磁轴承控制系统存在的不足，设计了一种磁轴承位移传感器容错控制电路，能够实时监测传感器输出的采样信号是否处于正常范围，通过继电器选择电路选择输出处于正常工作状态的传感器输出信号，当某一个方向的传感器发生工作异常时，继电器选择电路切换到固定电压值输出，用该固定输出值替代非正常工作的传感器输出信号，保证整个磁轴承系统继续稳定正常运行，从而使系统的可靠性得到提升。
[0007]为了实现一种磁轴承位移传感器容错控制电路，其特点在于，包括位移传感器电路、定值电压输出电路、电压监测电路、继电器切换电路、差分放大电路、传感器状态监测电路以及主控芯片等部分；
[0008]所述位移传感器电路利用电感线圈的涡流效应，产生随位移发生线性变化的电压信号。
[0009]所述定值电压输出电路，用于产生在一定范围内可调的电压信号，使用前将其调整到当所测转子位于机械中心位置时所对应的电压值。
[0010]所述电压监测电路，用于实时监测传感器输出电压是否在正常输出范围。当传感器输出处于正常工作范围时，输出低电平；当传感器输出不在正常工作范围时，输出高电平，该高低电平信号与继电器切换电路的控制线圈相连。
[0011]所述继电器切换电路，用于实现传感器输出与定值电压信号的切换输出，当传感器电压输出正常时，继电器输出传感器信号，当输出异常时，继电器输出定值电压信号。
[0012]所述传感器状态监测电路，包含电平切换电路和隔离电路。用于识别继电器输出
电路的切换动作，当继电器切换电路未发生切换时，保持输出低电平，当继电器切换电路发生切换时，输出高电平。
[0013]所述差分放大电路，用于将继电器切换电路输出的信号进行差分、放大。
[0014]根据本技术提供的具体事实方式，本技术公开了以下的技术效果。
[0015]本技术通过电压监测电路输出的高低电平信号驱动继电器选择电路的控制线圈，通过继电器的切换，选择输出不同状态下的信号。当传感器工作正常时，输出传感器信号，当某一个方向的传感器发生异常时，输出固定电压信号，用该固定电压信号替代非正常工作的传感器输出信号，来保证整个磁轴承系统继续稳定、正常运行，从而使系统的可靠性得到提升。
附图说明
[0016]图1是本技术的整体框图(以X方向为例)；
[0017]图2是本技术径向磁轴承的结构示意图；
[0018]图3是本技术继电器切换电路的原理框图；
[0019]图中：11、电压监测电路1；12、电压监测电路2；21、位移传感器电路X+；22、位移传感器电路X-；3、定值电压输出电路；41、继电器切换电路1；42、继电器切换电路2；5、差分放大电路；6、传感器状态监测电路；7、DSP主控芯片。
具体实施方式
[0020]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案作进一步详细描述。
[0021]本技术的目的是提供一种磁轴承位移传感器容错控制电路，通过实时监测传感器输出的采样信号是否处于正常范围，控制继电器选择电路选择输出正常工作的传感器采样值，当某一个方向的传感器工作异常时，选择电路切换到固定输出代替不正常工作的传感器输出值，使得系统整体的可靠性得到提升。
[0022]如图1所示，本实施例为本技术以径向磁轴承X方向呈180
°
放置的差分探头为示例的整体框图，技术包括位移传感器电路、定值电压输出电路、电压监测电路、继电器切换电路、差分放大电路、传感器状态监测电路以及DSP主控芯片等部分。
[0023]当所述传感器信号输出正常时，电压监测电路输出高电平，电压监测电路的输出控制继电器控制线圈保持断开状态，位移传感器信号通过继电器选择电路输出至差分放大电路。同时，继电器选择电路的另一路开关保持接入信号地。磁轴承控制系统的位移传感器采取180
°
安装，每一路的输出信号为两个传感器输出值的差分信号，再经过滤波放大之后输出到控制芯片进行磁轴承控制。
[0024]如图2所示，是本技术径向磁轴承的结构示意图。每一路的传感器探头都有一套独立的监测、控制电路，互不干涉，无需通过控制芯片控制多个模块的正常工作，不会给控制芯片增加额外的负担，同时节省了引脚资源，简单、高效的解决了系统稳定性的问题。
[0025]如图3所示，当某一路传感器输出信号异常时，该方向从差分测量变为单端测量，传感器输出电压超出电压监测电路的限值范围，此时电压监测电路输出由高电平变为低电平，控制继电器选择电路切换输出定值电压信号。同时，传感器状态监测电路的输入由低电
平切换为高电平，该信号通过I/O口输入到DSP控制芯片。DSP控制芯片接收到该路信号后，通过控制算法设置，将A/D采集模块采集到的该路信号乘以2作为该路的位移测量值进行磁轴承控制，这样能够有效弥补传感器因一端传感器缺失造成的灵敏度的降低，使得该路的位移输出信号范围与传感器正常工作时基本保持一致，使得不会对磁轴承控制产生影响，从而在不增加传感器探头数量的前提下，提高了系统的稳定性。
[0026]本技术通过实时监测传感器输出的采样信号是否处于正常范围，控制继电器选择电路选择输出处于正常工作状态的传感器输出信号，当某一个方向的传感器发生工作异常时，继电器选择电路切换到固定电压值输出，用该固定输出值替代非正常工作的传感器输出信号，保证整个磁轴承控制系统继续稳定正常运行。
[0027]以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的范围内，根据本技术的技术方案及其技术的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围之内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁轴承位移传感器容错控制电路，其特征在于，包括：位移传感器电路、定值电压输出电路、电压监测电路、继电器切换电路、差分放大电路、传感器状态监测电路以及主控芯片等部分，其中：位移传感器电路：利用涡流效应实现对转子位置的测量，位移信号输出至继电器切换电路；定值电压输出电路：用于输出当转子位于机械中心位置时所对应的电压值；电压监测电路：实时监测传感器输出电压是否在正常输出范围，所输出的高低电平信号作为继电器的控制信号；继电器切换电路：用于实现传感器输出与定值电压信号的切换输出；差分放大电路：实现对位移传感器输出信号的差分、放大；传感器状态监测电路：识别继电器的切换动作，将该状态通过I/O口输入DSP主控芯片，DSP对A/D采样模块获得的信号值进行相应的处理；DSP主控芯片：处理位移传感器信号，保证磁轴承控制系统正常运行。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑领博，田希晖，马艳武，朱君，魏大忠，
申请(专利权)人：重庆高孚透平科技有限公司，
类型：新型
国别省市：