專利名稱：一種兼容多種編碼器接口的交流伺服驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及交流伺服驅(qū)動(dòng)器，尤其是兼容多種編碼器接口的交流伺服驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
交流伺服驅(qū)動(dòng)器包括數(shù)字信號(hào)處理器，可編程邏輯器件，與數(shù)字信號(hào)處理器相連的顯示按鍵，電機(jī)驅(qū)動(dòng)和外部通訊，以及與可編程邏輯器件相連的外部控制信號(hào)和連接旋轉(zhuǎn)式光電編碼器的編碼器接口 。
旋轉(zhuǎn)式光電編碼器包括增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器。其中大多數(shù)國(guó)產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)器廠家使用的是增量式光電編碼器，而國(guó)外伺服驅(qū)動(dòng)器廠家大多運(yùn)用高分辨率的絕對(duì)式編碼器。
與國(guó)外伺服驅(qū)動(dòng)器廠家采用的高分辨率絕對(duì)式編碼器相比，普通增量式編碼器不需要在驅(qū)動(dòng)器軟件中加入與編碼器通訊的程序，只需要對(duì)其輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)和辨別方向即可，使用相對(duì)比較簡(jiǎn)單。此外，由于絕對(duì)式編碼器通訊采樣的是串行通訊模式，數(shù)據(jù)采樣的實(shí)時(shí)性不如增量式編碼器的直接計(jì)數(shù)模式。
最重要的一點(diǎn)是，國(guó)外驅(qū)動(dòng)器廠家采用的17bit的絕對(duì)式編碼器的價(jià)格比大多數(shù)國(guó)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)器廠家使用的同品牌的2500線增量式編碼器要高50%。在這種情況下使用增量式編碼器對(duì)于國(guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，更具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。
但是，相對(duì)于絕對(duì)式編碼器，增量式編碼器需要更多連接線和硬件接口處理，例如TAMALAGAWA的2500線的增量式編碼器需要的硬件連接線是14根，而同品牌的17bit的絕對(duì)式編碼器的硬件連線則只需要4根。此外在編碼器報(bào)警或者掉電之后，使用增量式編碼器的驅(qū)動(dòng)器需要重新對(duì)電機(jī)進(jìn)行初始定位之后才能正常運(yùn)行，而絕對(duì)式編碼器即使掉電也能實(shí)時(shí)記憶當(dāng)前位置，驅(qū)動(dòng)器只需要讀取當(dāng)前編碼器的位置不需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行初始定位。此外，絕對(duì)式編碼器具有比增量式更高的分辨率，目前伺服驅(qū)動(dòng)器行業(yè)使用的增量式編碼器的最高分辨率基本在3600線以下，而行業(yè)中使用的絕對(duì)式編碼器的單圈分辨率可以達(dá)到24甚至37bit。提高編碼器的分辨率可以對(duì)驅(qū)動(dòng)器的定位精度和速度環(huán)響應(yīng)都有相應(yīng)的改善，以滿足高精度，快速響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)合的要求，這也是目前國(guó)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)器和國(guó)外品牌的兩個(gè)最明顯的差距。
目前市場(chǎng)上的各種交流伺服驅(qū)動(dòng)器的編碼器接口只適用于增量式光電編碼器，不僅無(wú)法使用更高分辨率的絕對(duì)式編碼器，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器的兼容。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種兼容多種編碼器接口的通用交流伺服驅(qū)動(dòng) 器，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器和各種編碼器的接口連接，滿足各種成本和性能的要求，提 高驅(qū)動(dòng)器的實(shí)用性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
本實(shí)用新型的兼容多種編碼器通用交流伺服驅(qū)動(dòng)器，包括數(shù)字信號(hào)處理器， 可編程邏輯器件，與數(shù)字信號(hào)處理器相連的顯示按鍵，電機(jī)驅(qū)動(dòng)和外部通訊， 以及與可編程邏輯器件相連的外部控制信號(hào)和編碼器接口，其特征是編碼器接 口為兼容多種編碼器接口，它包括用于差分信號(hào)濾波的差分濾波電路，用于解 差分信號(hào)并且對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形處理的解差分整形電路，用于絕對(duì)式編碼器串行 數(shù)據(jù)信號(hào)接收的串行數(shù)據(jù)接收電路，差分濾波電路的三組輸出端分別與解差分 整形電路的三組輸入端相連，差分濾波電路的另一組輸出端和串行數(shù)據(jù)接收電 路的輸入端相連，解差分整形電路的輸出端和串行數(shù)據(jù)接收電路的輸出端分別 與可編程邏輯器件的輸入端相連。
本實(shí)用新型的工作原理交流伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)兼容多種編碼器接口與外部 編碼器相連，外部編碼器可以是增量式編碼器或絕對(duì)式編碼器。當(dāng)外部編碼器 為增量式編碼器，增量式編碼器信號(hào)經(jīng)過(guò)差分濾波電路濾除差分信號(hào)中的高頻 干擾部分，然后輸入解差分整形電路，將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單電平信號(hào)之后輸出 到可編程邏輯器件(CPLD)中。當(dāng)外部編碼器為絕對(duì)式編碼器，絕對(duì)式編碼器
的串行數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)差分濾波電路濾除差分信號(hào)中的高頻干擾部分，然后輸出 到串行數(shù)據(jù)接收電路，串行數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)串行數(shù)據(jù)接收電路直接輸出到可編程邏輯
器件(CPLD)中。在CPLD中對(duì)增量式編碼器信號(hào)或者絕對(duì)式編碼器信號(hào)進(jìn)行 鑒向、計(jì)數(shù)以及通訊等處理，使得編碼器信號(hào)的采集能夠準(zhǔn)確，及時(shí)。 本實(shí)用新型的有益效果在于
本實(shí)用新型利用兼容多種編碼器接口可以兼容市場(chǎng)上各種品牌的增量式和 絕對(duì)式編碼器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器的兼容，提高了交流伺 服驅(qū)動(dòng)器的適用范圍，在使用高分辨率的絕對(duì)式編碼器的條件下，對(duì)交流伺服 驅(qū)動(dòng)器的控制精度和響應(yīng)速度都有相應(yīng)的提升，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

圖1是交流伺服驅(qū)動(dòng)器整體框圖2是差分濾波單元電路實(shí)例圖；圖3是解差分整形單元電路實(shí)例圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
參照?qǐng)D1，兼容多種編碼器接口的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，包括數(shù)字信號(hào)處理器
(DSP) 1，可編程邏輯器件(CPLD) 2，顯示按鍵3，電機(jī)驅(qū)動(dòng)4和外部通訊5， 外部控制信號(hào)6和兼容多種編碼器接口 7，顯示按鍵3，電機(jī)驅(qū)動(dòng)4和外部通訊 5分別與數(shù)字信號(hào)處理器1相連，外部控制信號(hào)6和兼容多種編碼器接口 7與可 編程邏輯器件2相連，兼容多種編碼器接口 7包括用于差分信號(hào)濾波的差分濾 波電路8，用于解差分信號(hào)并且對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形處理的解差分整形電路9，用于 絕對(duì)式編碼器串行數(shù)據(jù)信號(hào)接收的串行數(shù)據(jù)接收電路10，差分濾波電路8的三 組輸出端分別與解差分整形電路9的三組輸入端相連，差分濾波電路8的另一 組輸出端和串行數(shù)據(jù)接收電路10的輸入端相連，解差分整形電路9的輸出端和 串行數(shù)據(jù)接收電路10的輸出端分別與可編程邏輯器件2的輸入端相連。
上述的差分濾波電路包括四個(gè)濾波單元，每個(gè)濾波單元如圖2所示，包括 三個(gè)電阻和三個(gè)電容，第一電阻R1和第一電容C1串聯(lián)電路的兩端分別與第二 電阻R2的一端以及第三電阻R3的一端相連，第二電阻R2的另一端與第二電 容C2的一端相連，第二電容C2的另一端與第三電容C3的一端以及地相連， 第三電容C3的另一端與第三電阻R3的另一端相連。其中第一電阻R1與第 二電阻R2的連接端A+和第三電阻R3與第一電容Cl的連接端A-分別為與外部 編碼器的連接端；第二電阻R2與第二電容C2的連接端Al+和第三電容C3與 第三電阻R3的連接端Al-為一組輸出端，四個(gè)濾波單元共有四組輸出端。其中 三組輸出端分別為與解差分整形電路9的三組輸入端相連，另一組輸出端和串 行數(shù)據(jù)接收電路10的輸入端相連。
上述的解差分整形電路9包括三個(gè)解差分整形單元每個(gè)解差分整形單元 如圖3所示，包括一個(gè)解差分芯片Ul，兩個(gè)施密特反相器U2、 U3、電阻R4 和電容C4，解差分芯片的輸出端與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與第 一施密特反相器U2的輸入端及電容C4的一端相連，電容C4的另一端接地， 第一施密特反相器U2的輸出端與第二施密特反相器U3的輸入端相連，第二施 密特反相器U3的輸出端接可編程邏輯器件2。這里，解差分芯片U1采用26LS32， 26LS32的A和/A端為一組輸入端，三個(gè)解差分整形單元共有三組輸入端，分別 與差分濾波電路的三組輸出端相連。兩個(gè)施密特反相器可采用74HC14。
上述的串行數(shù)據(jù)接收電路10可為MAX485芯片。
權(quán)利要求1.一種兼容多種編碼器接口的交流伺服驅(qū)動(dòng)器，包括數(shù)字信號(hào)處理器(1)，可編程邏輯器件(2)，與數(shù)字信號(hào)處理器(1)相連的顯示按鍵(3)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)(4)和外部通訊(5)，以及與可編程邏輯器件(2)相連的外部控制信號(hào)(6)和編碼器接口(7)，其特征是編碼器接口(7)為兼容多種編碼器接口，它包括用于差分信號(hào)濾波的差分濾波電路(8)，用于解差分信號(hào)并且對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形處理的解差分整形電路(9)，用于絕對(duì)式編碼器串行數(shù)據(jù)信號(hào)接收的串行數(shù)據(jù)接收電路(10)，差分濾波電路(8)的三組輸出端分別與解差分整形電路(9)的三組輸入端相連，差分濾波電路(8)的另一組輸出端和串行數(shù)據(jù)接收電路(10)的輸入端相連，解差分整形電路(9)的輸出端和串行數(shù)據(jù)接收電路(10)的輸出端分別與可編程邏輯器件(2)的輸入端相連。
2. 根據(jù)權(quán)利1的要求所述的兼容多種編碼器通用交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征所 說(shuō)的差分濾波電路(8)包括四個(gè)濾波單元，每個(gè)濾波單元包括三個(gè)電阻和三個(gè) 電容，第一電阻(Rl)和第一電容(Cl)串聯(lián)電路的兩端分別與第二電阻(R2) 的一端以及第三電阻(R3)的一端相連，第二電阻(R2)的另一端與第二電容(C2)的一端相連，第二電容(C2)的另一端與第三電容(C3)的一端以及地 相連，第三電容(C3)的另一端與第三電阻(R3)的另一端相連。
3. 根據(jù)權(quán)利1的要求所述的兼容多種編碼器通用交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征所 說(shuō)的解差分整形電路(9)包括三個(gè)解差分整形單元每個(gè)解差分整形單元包括 一個(gè)解差分芯片(Ul),兩個(gè)施密特反相器(U2)、 (U3)，電阻(R4)和電容(C4)， 解差分芯片的輸出端與電阻(R4)的一端相連，電阻(R4)的另一端與第一施 密特反相器(U2)的輸入端及電容(C4)的一端相連，電容(C4)的另一端接 地，第一施密特反相器(U2)的輸出端與第二施密特反相器(U3)的輸入端相 連，第二施密特反相器(U3)的輸出端接可編程邏輯器件(2)。
4. 根據(jù)權(quán)利1的要求所述的兼容多種編碼器通用交流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征是 串行數(shù)據(jù)接收電路(10)為MAX485芯片。
專利摘要本實(shí)用新型的一種兼容多種編碼器通用交流伺服驅(qū)動(dòng)器，包括數(shù)字信號(hào)處理器，可編程邏輯器件，顯示按鍵，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，外部通訊和兼容多種編碼器接口。交流伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)兼容多種編碼器接口可以兼容市場(chǎng)上各種品牌的增量式和絕對(duì)式編碼器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器的兼容，提高了交流伺服驅(qū)動(dòng)器的適用范圍，在使用高分辨率的絕對(duì)式編碼器的條件下，對(duì)交流伺服驅(qū)動(dòng)器的控制精度和響應(yīng)速度都有相應(yīng)的提升，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)G05D3/00GK201311594SQ20082016762
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者僑 張, 沈安文, 覃海濤 申請(qǐng)人:杭州日鼎控制技術(shù)有限公司