[發明專利]一種基于絕對值編碼器的正余弦編碼方法

在審

• 申請號: 202110286068.0
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113091774A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 陳權
• 申請（專利權）人: 陳權
• 主分類號: G01D5/00
• 分類號: G01D5/00;G01D5/38;G01D5/347
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙) 33253
• 代理人: 程開生

本發明公開了一種基于絕對值編碼器的正余弦編碼方法，包括步驟S1：絕對值編碼器生成第一信號數據并且將第一信號數據傳輸到主控芯片；步驟S2：絕對值編碼器生成第二信號數據并且將第二信號數據傳輸到主控芯片，以輸出包括A信號和B信號的輸出信號。本發明公開的一種基于絕對值編碼器的正余弦編碼方法，其通過絕對值編碼器進行操作，根據單圈絕對值信息可以生成C、D、R信號，而碼盤上不需要有專門的C、D、R碼道和光電池的靜光柵對齊。

技術領域

本發明屬于正余弦編碼技術領域，具體涉及一種基于絕對值編碼器的正余弦編碼方法。

背景技術

隨著自動化技術的發展，各類位置檢測傳感器廣泛應用于數控機床、機器人、電梯等電機控制系統的位置檢測，如光電脈沖型編碼器、旋轉變壓器、正余弦編碼器等。

相比而言正余弦編碼器，在提高系統動態特性方面有獨特的優勢。通過細分正余弦信號，可以獲得比單個脈沖信號位置信息高的多的分辨率，總的分辨率可以達18bit以上。如Heidenhain的ERN1387等編碼器。

具體而言正余弦編碼器可以用在電梯控制系統上，對正余弦信號進行細分，使得電梯無論是高速還是低速過程中，均能實時的獲得位置和速度信息，系統表現出很好的控制性能，讓乘載品質效果更佳。

正余弦旋轉式編碼器會輸出A、B、C、D、R(零位索引，也稱Z信號)信號，以便電機驅動器可以利用這些信號對電機的運行位置進行實時解算并獲取位置信息。通常可以對A、B信號進行細分插補，以便獲得更高分辨率的增量角度信息。C、D為每圈一個周期的正余弦信號，是一個對于A、B來說比較粗略的絕對位置信號，對C、D信號進行解算，可以獲得單圈內一定分辨率的絕對位置信息，以便電機上電后獲取當前電角度信息。R信號(或稱Z信號)為每圈一個零位信號，便于運動中快速給A、B增量信號計數提供零位參考。

傳統的正余弦編碼器輸出的A、B、C、D、R信號，是由在相對應的碼盤上刻有對應的碼道，并配以相對應的光電池芯片產生。光電池上的靜光柵和碼盤的每個碼道(即動光柵)要嚴格對齊，才能保證A、B、C、D、R尤其是R信號的可靠輸出。由于R信號碼道數量少且狹窄，因此光電池上對應的受光區域也狹小，在兩者匹配不好的情況下，當編碼器工作在高溫及高速下，R信號的幅值會嚴重縮小甚至丟失。

C、D信號由碼盤上按照正弦變化的透光區產生，實際組裝調測時，透光區需要和光電池上的靜光柵要對齊匹配好。在溫度及轉速變化下，受光電池電信號溫漂及頻率響應特性的影響，C、D信號的幅值和偏置也會有一定的漂移。另外，生產和使用中一旦C、D碼道上出現了污染，其角度計算將會出現較大偏差，影響上電時的角度辨識，更有甚者甚至造成飛車故障。

正余弦編碼器輸出的模擬信號對幅值、相位及偏置大小有嚴格要求，因此傳統編碼器組裝調試時，需要外接到示波器上進行觀察調整。由于信號路數多，質量要求高，導致生產效率低下，易發生不良品流出，影響終端用戶的使用。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種基于絕對值編碼器的正余弦編碼方法，其通過絕對值編碼器進行操作，根據單圈絕對值信息可以生成C、D、R信號，而碼盤上不需要有專門的C、D、R碼道和光電池的靜光柵對齊，把需要用示波器調整多路模擬信號的繁瑣工藝，變成生產絕對值編碼器的工藝來進行，由于絕對值編碼器帶有智能控制芯片(如單片機、DSP、FPGA等)，生產工藝成熟，可以非常方便的進行自動化生產，保證信號幅值、偏置在全溫度及工況條件下滿足信號質量要求并可靠輸出。

本發明的主另一目的在于提供一種基于絕對值編碼器的正余弦編碼方法，通常正余弦編碼器的輸出信號幅值及偏置有要求，其通過幅值調整變增益電路和偏置調整變偏置電路對輸出信號進行幅值調整和偏置調整，如果必要A/B信號的相位差也可以進行同樣的調整。

本發明的主另一目的在于提供一種基于絕對值編碼器的正余弦編碼方法，主控芯片對精碼道對應的精碼信號進行監控，判斷當前精碼信號是否存在畸變及丟失的異常情況，如果存在則單獨輸出報警信息，以便主控芯片可以及時進行調整。