[發(fā)明專利]一種基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210130276.6
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114543864B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周黨生;劉偉;秦志
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市禾望電氣股份有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 深圳市鼎泰正和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44555
• 代理人: 繆太清

本發(fā)明公開了一種基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法，增量式編碼器輸出的信號經(jīng)過信號處理模塊處理，所述信號處理模塊將增量編碼器輸出的信號轉(zhuǎn)化為一對反向信號輸入至FPGA模塊，通過FPGA模塊對增量式編碼器進(jìn)行故障檢測，F(xiàn)PGA模塊包括斷線故障檢測單元、多碼故障檢測單元、缺碼故障檢測單元及線數(shù)配錯故障檢測單元；所述多碼故障檢測單元在FPGA模塊上并行對編碼器的A相B相缺碼進(jìn)行檢測,該基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法即能降低電路復(fù)雜度，又能提高故障實時性和增加故障檢測種類、并且可以并行對多相進(jìn)行故障檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電或工業(yè)傳動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法。

背景技術(shù)

增量式編碼器廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電和工業(yè)傳動等電氣控制領(lǐng)域，在應(yīng)用中增量式編碼器輸出的脈沖有A相(A+/A-)，B相(B+/B-)，Z相(Z+/Z-)。其中A相脈沖和B相脈沖正交，Z圈為單圈脈沖。

由于增量式編碼器屬于電機的附件，且電機在運行過程中非常依賴該器件所傳遞信號是否準(zhǔn)確，一旦出現(xiàn)異常，電機運行必然會出現(xiàn)異常的情況，從而引起相關(guān)故障。常見的增量式編碼器異常情況有A相連接錯誤，B相信號連接錯誤，Z相信號連接錯誤，A信號缺碼，B信號缺碼，Z信號缺碼，A信號多碼，B信號多碼，Z信號多碼，線數(shù)配置錯誤。

目前，通常通過硬件電路和MCU配合的方式，實現(xiàn)相關(guān)增量式編碼器故障檢測。該方法有電路復(fù)雜，故障檢測實時性差，故障檢測種類不全等缺點。

因此，需要設(shè)計一種即能降低電路復(fù)雜度，又能提高故障實時性和增加故障檢測種類、并且可以并行對多相進(jìn)行故障檢測的增量式編碼器的故障檢測裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法，該基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法即能降低電路復(fù)雜度，又能提高故障實時性和增加故障檢測種類、并且可以并行對多相進(jìn)行故障檢測。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法，增量式編碼器輸出的信號經(jīng)過信號處理模塊處理，所述信號處理模塊將增量編碼器輸出的信號轉(zhuǎn)化為一對反向信號輸入至FPGA模塊，通過FPGA模塊對增量式編碼器進(jìn)行故障檢測，F(xiàn)PGA模塊包括斷線故障檢測單元及多碼故障檢測單元；

所述多碼故障檢測單元檢測到編碼器A相的信號的上升沿或下降沿時A相脈沖計數(shù)加1，同時當(dāng)檢測到編碼器Z相信號的上升沿時A相脈沖計數(shù)清0，

在編碼器Z相的上升沿時去判斷編碼器A相脈沖計數(shù)是否大于編碼器線數(shù)閾值上限，如果是，則編碼器A相多碼計數(shù)加1，

當(dāng)編碼器A相多碼計數(shù)等于多碼次數(shù)閾值時，判斷為A相多碼故障；

所述多碼故障檢測單元檢測到編碼器B相的信號的上升沿或下降沿時B相脈沖計數(shù)加1，于此同時當(dāng)檢測到編碼器Z相信號的上升沿時B相脈沖計數(shù)清0，

在編碼器產(chǎn)生Z相上升沿時去判斷編碼器B相脈沖計數(shù)是否大于編碼器線數(shù)閾值上限，如果是，則編碼器B相多碼計數(shù)加1，

當(dāng)編碼器B相多碼計數(shù)等于多碼次數(shù)閾值時，判斷為B相多碼故障；

所述斷線故障檢測單元根據(jù)編碼器A相、B相及Z相各對反向信號對編碼器A相、B相及C相連接是否斷線進(jìn)行判斷；

其中，所述多碼故障檢測單元在FPGA模塊基礎(chǔ)上并行對編碼器的A相B相缺碼進(jìn)行檢測。