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      馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝置的制作方法

      文檔序號(hào):5821101閱讀:264來源:國知局
      專利名稱:馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明有關(guān)一種位置信號(hào)處理裝置,尤指一種馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝
      背景技術(shù)
      伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)(servo mechanism system),指經(jīng)由閉回路控制方式達(dá)到 一 個(gè) 機(jī)械系統(tǒng)位置、速度、或加速度控制的系統(tǒng)。 一個(gè)伺服系統(tǒng)的構(gòu)成通常包含受 控體(plant)、致動(dòng)器(actuator)、控制器(controller)等幾個(gè)部分,受控體指被控
      制的對象,例如格機(jī)械手臂,或是一個(gè)機(jī)械工作平臺(tái)。致動(dòng)器的功能在于主要 提供受控體的動(dòng)力,可能以氣壓、油壓、或是電力驅(qū)動(dòng)的方式呈現(xiàn),若是釆用 油壓驅(qū)動(dòng)方式, 一般稱之為油壓伺服系統(tǒng)。目前絕大多數(shù)的伺服系統(tǒng)釆用電力 驅(qū)動(dòng)方式,致動(dòng)器包含了馬達(dá)與功率放大器,特別設(shè)計(jì)應(yīng)用于伺服系統(tǒng)的馬達(dá) 稱之為伺服馬達(dá)(servo motor),通常內(nèi)含位置反饋裝置,如光電編碼器(optical encoder)或是解角器(resolver),目前主要應(yīng)用于工業(yè)界的伺服馬達(dá)包括直流伺 服馬達(dá)、永磁交流伺服馬達(dá)、與感應(yīng)交流伺服馬達(dá),其中又以永磁交流伺服馬 達(dá)占絕大多數(shù)??刂破鞯墓δ茉谟谔峁┱麄€(gè)伺服系統(tǒng)的閉路控制,如扭矩控制、 速度控制、與位置控制等。目前一般工業(yè)用伺服驅(qū)動(dòng)器(servo drive)通常包含了 控制器與功率放大器。
      上述所提到的伺服馬達(dá)通常內(nèi)含位置反饋裝置,則是透過光電編碼器 (optical encoder)提供增量型信號(hào)(Incremental signals)及絕對位置信號(hào)(Absolute position signals),該增量型信號(hào)及絕對位置信號(hào)均分別有"SIN; /SIN(反相信 號(hào))〃 及"COS; /COS(反相信號(hào))〃 兩組的差動(dòng)輸出。該絕對位置信號(hào)主要提 供該光電編碼器起始位置的信號(hào)給馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理裝置處理,將該處理過的信號(hào)傳至該信號(hào)處理器進(jìn)行判斷,當(dāng)光電編碼器開始隨著組裝的電機(jī)運(yùn)行
      后,該信號(hào)處理器(數(shù)字信號(hào)處理器(DSP, Digital Signal Processor)或微控制單 元(MCU, Micro Control Unit))轉(zhuǎn)為處理增量型信號(hào)。由于絕對位置信號(hào)只是 利用在光電編碼器開始運(yùn)轉(zhuǎn)前的定位階段,所以該馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理裝置 在處理絕對位置信號(hào)"SIN; /SIN(反相信號(hào))〃 及"COS; /COS(反相信號(hào))〃 兩組差動(dòng)信號(hào)時(shí),必須使用兩組的信號(hào)整合放大單元及兩組的光耦合器的隔離 單元的線路偵測(如圖1所示),以增加線路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。此外,供應(yīng)光電編 碼器的電源一般與信號(hào)處理器(DSP或MCU)隔離,目前坊間具有傳輸隔離的 模擬信號(hào)組件除了體積大之外,其價(jià)格也高,因此若釆兩組偵測線路設(shè)計(jì),會(huì) 造成成本增加。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的主要目的,是利用兩個(gè)模擬開關(guān),由信號(hào)處理器(DSP或MCU) 所輸出的致能信號(hào)控制后,以切換讀取絕對位置信號(hào)的"SIN; /SIN(反相信號(hào)) 〃及"COS; /COS(反相信號(hào))〃 兩組差動(dòng)信號(hào)。
      為達(dá)到上述的目的,本發(fā)明所提供的馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝置,包括 第一開關(guān)、第二開關(guān)、信號(hào)整合放大單元、第一隔離單元、第二隔離單元及反 相器。其中,該第一開關(guān)與該光電編碼器電性連接,用以接收光電編碼器所輸 出的"SIN;/SIN〃差動(dòng)信號(hào)。該第二開關(guān)與該光電編碼器及第一開關(guān)電性連接, 用以接收光電編碼器所輸出的的"COS; /COS"差動(dòng)信號(hào)。該信號(hào)整合放大單 元與該第一、二開關(guān)電性連接,用以接收第一或第二開關(guān)所輸出的兩個(gè)差動(dòng)信 號(hào)整合放大輸出。該第一隔離單元與該信號(hào)整合放大單元及信號(hào)處理器電性連 接,用以隔離信號(hào)傳輸中的噪聲干擾。該第二隔離組件與該信號(hào)處理器電性連 接,用以隔離信號(hào)傳輸中的噪聲干擾。該反相器以輸入端與該第二隔離組件及 第一開關(guān)電性連接,而輸出端與該第二開關(guān)電性連接,用以接收第二隔離組件 所輸出的致能信號(hào)(Enable Signal),以切換該第 一 或第二開關(guān)動(dòng)作。
      本發(fā)明與傳統(tǒng)相比減少了一組絕對位置信號(hào)的線路,精簡了線路,同時(shí)降低了成本。


      圖i為傳統(tǒng)馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理裝置及信號(hào)處理器連接示意圖; 圖2為本發(fā)明的馬達(dá)控制系統(tǒng)方塊示意圖3為本發(fā)明的馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理裝置的電路方塊與信號(hào)處理器連接 示意圖4為本發(fā)明的馬達(dá)絕對位置信號(hào)與信號(hào)處理器輸出的控制信號(hào)時(shí)序示意
      附圖標(biāo)記說明 信號(hào)處理器l 馬達(dá)3
      馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理裝置
      第二開關(guān)52 第一隔離單元54 反相器56
      驅(qū)動(dòng)器2
      光電編碼器4
      第一開關(guān)51
      信號(hào)整合放大單元53
      第二隔離單元55
      馬達(dá)絕對位置信號(hào)6、 具體實(shí)施例方式
      現(xiàn)有關(guān)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及詳細(xì)說明,現(xiàn)配合

      如下 請參閱圖2,為本發(fā)明的馬達(dá)控制系統(tǒng)方塊示意圖。如圖2所示該馬達(dá) 控制系統(tǒng)包括信號(hào)處理器(DSP或MCU)l、驅(qū)動(dòng)器(絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT, Insu-lated Gate Bipolar Transistors )模塊)2 、馬達(dá)3、光電編碼器4及 馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理裝置5。
      在控制馬達(dá)3運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),該光電編碼器4會(huì)提供增量型信號(hào)(Incremental signals)及絕對位置信號(hào)(Absolute position signals),該增量型信號(hào)及絕對位置信 號(hào)均分別有"SIN; /SIN(反相信號(hào))〃 及"COS; /COS(反相信號(hào))〃 兩組的差 動(dòng)輸出。其中,該絕對位置信號(hào)主要提供該光電編碼器4起始位置的信號(hào)給馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理裝置5,經(jīng)過馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理裝置5處理后,將該
      處理過的信號(hào)傳至該信號(hào)處理器1處理,即可輸出控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)器2,由該 驅(qū)動(dòng)器2輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)該馬達(dá)3運(yùn)轉(zhuǎn)。
      請參閱圖3,為本發(fā)明的馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理裝置5的電路方塊與信號(hào) 處理器l連接示意圖。同時(shí),請一并參閱圖2所示該馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理 裝置5,包括第一開關(guān)51、第二開關(guān)52、信號(hào)整合放大單元53、第一隔離單 元54、第二隔離單元55及反相器56。該第一開關(guān)51為模擬開關(guān)(Analog Switch),與該光電編碼器4電性連接,用以接收光電編碼器4所輸出的"SIN; /SIN(反相信號(hào))〃 差動(dòng)信號(hào)。
      該第二開關(guān)52為模擬開關(guān)(Analog Switch),與該光電編碼器4及第一開關(guān) 51電性連接,用以接收光電編碼器4所輸出的"COS; /COS(反相信號(hào))〃 差動(dòng) 信號(hào)。
      該信號(hào)整合放大單元53為放大器,與該第一、二開關(guān)51、 52電性連接, 用以接收第一開關(guān)51或第二開關(guān)52所輸出的兩個(gè)差動(dòng)信號(hào)整合放大輸出。
      該第一隔離單元54為光耦合組件,與該信號(hào)整合放大單元53及信號(hào)處理 器l電性連接,用以隔離信號(hào)傳輸中的噪聲干擾。
      該第二隔離單元55為光耦合組件,與該信號(hào)處理器l電性連接,用以隔離 信號(hào)傳輸中的噪聲干擾。
      該反相器56以輸入端與該第二隔離單元55及第一開關(guān)51電性連接,并以 輸出端與該第二開關(guān)52電性連接。該反相器56接收第二隔離單元55所輸出的 致能信號(hào)(Enable Signal),以切換該第一或第二開關(guān)51或52動(dòng)作。
      請參閱圖3、圖4,分別為本發(fā)明的馬達(dá)絕對位置信號(hào)處理裝置的電路方塊 與信號(hào)處理器連接示意圖及控制信號(hào)時(shí)序示意圖。如圖4所示當(dāng)馬達(dá)控制系 統(tǒng)在起動(dòng)馬達(dá)動(dòng)作前,必須知道馬達(dá)的起始位置,因此該信號(hào)處理器l輸出致 能信號(hào)(如圖4c)經(jīng)第二隔離單元55至反相器56時(shí),該致能信號(hào)為"1〃高電 位時(shí),該經(jīng)過反相器56時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)?0〃低電位,該第一開關(guān)51動(dòng)作,而該第二 開關(guān)52不動(dòng)作,此時(shí)第一開關(guān)51使"SIN; /SIN(反相信號(hào))〃 兩個(gè)差動(dòng)信號(hào)輸出,經(jīng)過信號(hào)整合放大單元53及第一隔離單元54處理后,該信號(hào)處理器l所 接收到的信號(hào),如圖4a所示的馬達(dá)絕對位置信號(hào)6。
      該致能信號(hào)為"0〃低電位時(shí),經(jīng)過反相器56時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)?1〃高電位,該第 一開關(guān)51不動(dòng)作,而該第二開關(guān)52動(dòng)作,此時(shí)第二開關(guān)52使"COS; /COS (反 相信號(hào))〃 差動(dòng)信號(hào)輸出,經(jīng)過信號(hào)整合放大單元53及第一隔離單元54處理后, 該信號(hào)處理器l所接收到的信號(hào),如圖4b所示的馬達(dá)絕對位置信號(hào)7。
      上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非用來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍。即 凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾,均為本發(fā)明專利范圍所涵蓋。
      權(quán)利要求
      1、一種馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝置,與馬達(dá)控制系統(tǒng)的信號(hào)處理器及光電編碼器電性連接,以接收″SIN;/SIN″及″COS;/COS″兩組差動(dòng)信號(hào)控制馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn),包括第一開關(guān),與該光電編碼器電性連接;第二開關(guān),與該光電編碼器及第一開關(guān)電性連接;信號(hào)整合放大單元,與該第一、二開關(guān)電性連接;第一隔離單元,與該信號(hào)整合放大單元及信號(hào)處理器電性連接;第二隔離單元,與該信號(hào)處理器電性連接;反相器,與該第二隔離單元及第一、二開關(guān)電性連接;其特征在于,該信號(hào)處理器輸出致能信號(hào),經(jīng)過反相器處理,以切換第一或第二開關(guān)動(dòng)作,將光電編碼器所輸出的″SIN;/SIN″及″COS;/COS″兩組差動(dòng)信號(hào)整合放大后傳輸至信號(hào)處理器中。
      2、 如權(quán)利要求l所述的馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝置,其特征在于,所述 第一開關(guān)為模擬開關(guān)。
      3、 如權(quán)利要求l所述的馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝置,其特征在于,所述 第二開關(guān)為模擬開關(guān)。
      4、 如權(quán)利要求l所述的馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝置,其特征在于,所述 信號(hào)整合放大單元為放大器。
      5、 如權(quán)利要求l所述的馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝置,其特征在于,所述 第一隔離單元為光耦合器。
      6、 如權(quán)利要求l所述的馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝置,其特征在于,所述 第二隔離單元為光耦合器。
      全文摘要
      一種馬達(dá)絕對位置的信號(hào)處理裝置,與馬達(dá)控制系統(tǒng)的信號(hào)處理器及光電編碼器電性連接,包括第一開關(guān),與該光電編碼器電性連接;第二開關(guān),與該光電編碼器及第一開關(guān)電性連接;信號(hào)整合放大單元,與該第一、二開關(guān)電性連接;第一隔離單元,與該信號(hào)整合放大單元及信號(hào)處理器電性連接;第二隔離單元,與該信號(hào)處理器電性連接;反相器,以輸入端與該第二隔離組件及第一開關(guān)電性連接,該輸出端與該第二開關(guān)電性連接。該信號(hào)處理器輸出致能信號(hào),經(jīng)過反相器處理,以切換第一或第二開關(guān)動(dòng)作,使光編碼器的“SIN;/SIN”及“COS;/COS”兩組差動(dòng)信號(hào)經(jīng)信號(hào)整合放大單元處理后傳輸至信號(hào)處理器。
      文檔編號(hào)G01D5/26GK101451861SQ20071019559
      公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
      發(fā)明者謝文政 申請人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司
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