專利名稱：一種新型伺服電機編碼器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于增量式光電編碼器，是伺服電機配置的反饋元件。它提供了伺服 電機轉子的旋轉位置信號A、B、Z和在伺服電機繞組上電前提供轉子位置信息的U、V、W信
號。
背景技術：
增量式光電編碼器通常的輸出信號包括A、/A、B、/B、Z、/Z和U、/U、V、/V、W、/W，力口 上電源線和地線，共需要14條傳輸線。一般情況下，編碼器和伺服電機之間沒有專用電纜 或接頭，因而制作這些電纜需要花費較多的人力和物力，而且很容易將信號線接錯或焊錯， 導致使用設備無法工作或受損。伺服驅動器在上電時，首先需要的是U、V、W信號，在獲得此信號后，再依據上位機 的輸入指令，讀取A、B、Z信號作為伺服電機位置、轉速的反饋信對伺服電機進行控制。此 夕卜，伺服驅動器在伺服電機的光電編碼器上電后讀取到U、V、W信號時，就可確定輸入伺服 電機定子電流的初始相位角。當伺服電機運轉后，伺服驅動器可借助光電編碼器的A、B、Z 信號，精確的測量到伺服電機轉子旋轉的位置，此時伺服驅動器已不再需要U、V、W信號了。 換言之，當電機啟動正常運轉之后，用以成對輸出U、V、W信號的六條信號線將處于閑置狀 態，造成信號線配置成本的浪費，因此需要節省配線降低成本。目前國內已公開的關于省線式編碼器的專利所采取的方案有通過微處理器控制 信號的分時串行輸出，此種方案在實現相同功能條件下不利于降低制造成本，同時也帶來 了電磁兼容和調試等其他問題。目前國外已公開的關于省線式編碼器的專利所采取的方案中有通過定時器發出 時間脈沖信號控制多路復用器的選通單元分時串行輸出信號，但是在實際應用中，信號處 理電路中僅采用一個多路復用器來分時串行輸出兩組輸出信號，在降低成本的同時出現了 信號互相干擾的問題即無法保證性能。
發明內容本實用新型提供一種新型伺服電機編碼器，以解決目前存在的成本高和性能差的 問題。本實用新型采取的技術方案是多諧振蕩器U3的引腳13分別與三態緩沖器Ul的引 腳19和三態緩沖器U2的引腳1連接；三態緩沖器Ul的引腳9、引腳7、引腳5和三態緩沖 器U2的引腳18、引腳16、引腳14分別與線路驅動器U4的引腳1、引腳7、引腳9對應連接； 電機轉子增量信號端A、B、Z分別和三態緩沖器Ul的引腳11、引腳13、引腳15連接；電機 磁極位置信號U、V、W信號端分別和三態緩沖器U2的引腳2、引腳4、引腳6連接；線路驅動 器U4的引腳2、引腳3、引腳6、引腳5、引腳10、引腳11分別是編碼器的輸出信號端A和U， /A 禾口 /U，B 禾口 V，/B 禾口 /V，Z 禾口 W，/Z 禾口 /W。本實用新型一種實施方式是多諧振蕩器U3的引腳13分別與三態緩沖器Ul的引 腳19和三態緩沖器U2的引腳1連接的同時，多諧振蕩器U3的引腳4與線路驅動器U4的引腳4相連。本實用新型的六條信號輸出線的設置為將原始電機轉子增量信號A、/A、B、/B、 z、/Z和原始電機磁極位置信號U、/U、V、/V、W、/W共12條信號線輸出，合并為6條信號線 輸出。多諧振蕩器U3按照已設定的信號時序分別輸出正、負定時單脈沖信號來控制兩組三 態緩沖器Ul，U2的功能允許和禁止。兩組三態緩沖器Ul，U2分別選通電機轉子增量信號 A、B、Z和電機磁極位置信號U、V、W信號的輸出，線路驅動器U4以差分驅動形式通過共用信 號線分時串行輸出電機轉子增量信號A、B、Z和電機磁極位置信號U、V、W信號。在本實用新型中，電源上電后，碼盤電路板產生一復位信號將線路驅動器U4設置為高阻態，即A、/A、B、/B、Z、/Z對GND輸出均為高電平，此高阻狀態是一種標示狀態，以供 線路驅動器U4識別時間的起點及判斷時間段的標志。然后，由多諧振蕩器U3輸出時鐘脈 沖信號設置三態緩沖器U3選通電機磁極位置信號U、V、W信號的輸入并控制輸出信號，接下 來設置三態緩沖器Ul選通電機轉子增量信號A、B、Z信號的輸入并控制輸出信號。同時線 路驅動器U4以差分驅動形式通過共用信號線分時串行輸出電機轉子增量信號A、B、Z和電 機磁極位置信號U、V、W信號。在本實用新型中，多諧振蕩器U3用于產生連續的脈沖信號，通過RC電路可以設定 脈沖的周期和寬度，可得到不同的時間常數，還可產生周期和脈寬可變的方波輸出。其特點 是時鐘脈沖信號沒有穩態，只有兩個暫穩態，能自動地從一種狀態向另一種狀態轉化。在狀 態的變換時，觸發信號不需要由外部輸入，而是由其電路中的RC電路提供狀態的持續時間 也由RC電路決定。具有成本低，性能可靠，結構簡單、使用電壓范圍寬、工作速度快、定時精 度高、驅動能力強等優點。 依據伺服驅動器所需信息的先后及時段，將A、B、Z和U、V、W信號分時輸出，即先 在標示A、B、Z信號的引出線上輸出U、V、W信號，然后再輸出A、B、Z信號，達到即滿足伺服 驅動器所需信息的目地，又省去了伺服電機運行后不再需要的冗余信息。如此分時輸出各 自時段有用的信息，不僅使伺服電機編碼器輸出導線數量減少，也使伺服驅動器的接口數 量減少。在不降低信號處理電路功能的情況下減少了器件，降低了成本，達到了省線目的。 同時也解決了以往方案出現的輸出信號相互干擾等問題。
圖1是本實用新型的電路原理圖；圖2是本實用新型的一種實施方式的電路原理圖；圖3是傳統的十二線式光電編碼器的信號處理電路方框圖。
具體實施方式
多諧振蕩器U3的引腳13分別與三態緩沖器Ul的引腳19和三態緩沖器U2的引 腳1連接；三態緩沖器Ul的引腳9、引腳7、引腳5和三態緩沖器U2的引腳18、引腳16、引 腳14分別與線路驅動器U4的引腳1、引腳7、引腳9對應連接；電機轉子增量信號端A、B、 Z分別和三態緩沖器Ul的引腳11、引腳13、引腳15連接；電機磁極位置信號U、V、W信號端 分別和三態緩沖器U2的引腳2、引腳4、引腳6連接；線路驅動器U4的引腳2、引腳3、引腳 6、引腳5、引腳10、引腳11分別是編碼器的輸出信號端A和U，/A和/U，B和V，/B和/V，Z和 W，/Z 和 /W。本實用新型一種實施方式是多諧振蕩器U3的引腳13分別與三態緩沖器Ul的引 腳19和三態緩沖器U2的引腳1連接的同時，多諧振蕩器U3的引腳4與線路驅動器U4的 引腳4相連。依據上述新型伺服電機編碼器的工作輸出狀態，伺服驅動器上電后的工作流程應 為在伺服電機與伺服驅動器同時上電后，伺服驅動器應在設定的時間區域內完成必要的 初始工作后，立即讀取伺服電機編碼器A、B、Z引出線的狀態。如此時的A、B、Z引出線的狀 態均為高阻狀態，即說明此時尚在第一時間區域內，并且伺服驅動器此時要不間斷的監測 A、B、Z引出線的狀態。反之，如果未讀取到編碼器A、B、Z引出線均為高阻狀態時，無法判斷 時間段及時間起點，此時的讀取信號將無法保證正確。當伺服驅動器讀取伺服電機編碼器 A、B、Z引出線的狀態一出現不為全高阻狀態時，表明已進入到第二時間區域內切換時間段， 此時伺服驅動器應按伺服電機編碼器時序圖的要求，通過切換時間延時點后開始讀取U、V、 W信號。U、V、W信號讀取后，延時至第三時間區域的起始時間點后再讀取的信號，即可當作 A、B、Z信號來處理。
權利要求一種新型伺服電機編碼器，其特征在于多諧振蕩器(U3)的引腳13分別與三態緩沖器一(U1)的引腳19和三態緩沖器二(U2)的引腳1連接；三態緩沖器一(U1)的引腳9、引腳7、引腳5和三態緩沖器二(U2)的引腳18、引腳16、引腳14分別與線路驅動器(U4)的引腳1、引腳7、引腳9對應連接；電機轉子增量信號端A、B、Z分別和三態緩沖器一(U1)的引腳11、引腳13、引腳15連接；電機磁極位置信號U、V、W信號端分別和三態緩沖器二(U2)的引腳2、引腳4、引腳6連接；線路驅動器(U4)的引腳2、引腳3、引腳6、引腳5、引腳10、引腳11分別是編碼器的輸出信號端A和U，/A和/U，B和V，/B和/V，Z和W，/Z和/W。
2.根據權利要求1所述的新型伺服電機編碼器，其特征在于多諧振蕩器(U3)的引腳 13分別與三態緩沖器一(Ul)的引腳19和三態緩沖器二(U2)的引腳1連接的同時，多諧振 蕩器(U3)的引腳4與線路驅動器(U4)的引腳4相連。
專利摘要本實用新型涉及一種新型伺服電機編碼器，屬于增量式光電編碼器。多諧振蕩器分別與三態緩沖器U1和三態緩沖器U2連接；三態緩沖器U1和三態緩沖器U2分別與線路驅動器連接；電機轉子增量信號端A、B、Z分別和三態緩沖器U1連接；電機磁極位置信號U、V、W信號端分別和三態緩沖器U2連接；線路驅動器的引腳分別是編碼器的輸出信號端。具有成本低，性能可靠，結構簡單、使用電壓范圍寬、工作速度快、定時精度高、驅動能力強等優點。
文檔編號H02K11/00GK201557013SQ200920093908
公開日2010年8月18日 申請日期2009年6月26日 優先權日2009年6月26日
發明者宋大力 申請人:長春禹衡光學有限公司