本實(shí)用新型涉及電機(jī)調(diào)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及編碼器復(fù)位裝置。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)在完成安裝與維護(hù)后需要對(duì)其內(nèi)部的編碼器進(jìn)行清零與校正，以使同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器能夠控制同步電機(jī)輸出額定的功率，使得同步電機(jī)能夠輸出所需的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，使得驅(qū)動(dòng)器的控制更為精確。

傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器不具備編碼器的清零功能，需要單獨(dú)為編碼器購置編碼設(shè)備，這種設(shè)備價(jià)格高、功能復(fù)雜，且配置繁瑣，不利于永磁同步電機(jī)的快速生產(chǎn)與安裝維護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)不具備編碼器的清零復(fù)位功能，編碼器清零復(fù)位過程繁瑣，成本高的缺陷，提供一種編碼器復(fù)位裝置，能夠快捷方便地對(duì)電機(jī)的編碼器進(jìn)行復(fù)位，有效提高了編碼器復(fù)位效率，降低了編碼器復(fù)位的成本，提高了電機(jī)的生產(chǎn)與維護(hù)效率。

一種編碼器復(fù)位裝置，包括：開關(guān)電源模塊、可調(diào)電源模塊、控制電路和編碼器接口電路，所述開關(guān)電源模塊分別與所述控制電路以及所述可調(diào)電源模塊連接，所述控制電路與所述編碼器接口電路連接，所述編碼器接口電路用于與電機(jī)的編碼器連接，所述可調(diào)電源模塊用于與電機(jī)的三相接線端連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述控制電路連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述顯示模塊包括發(fā)光數(shù)碼管。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制電路包括EP4CE30F23I7芯片，所述EP4CE30F23I7芯片分別與所述開關(guān)電源模塊連接以及所述編碼器接口電路連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制電路還包括晶振模塊，所述晶振模塊與所述EP4CE30F23I7芯片連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述編碼器接口電路包括AM26C32芯片。

在一個(gè)實(shí)施例中，還包括按鍵模塊，所述按鍵模塊與所述控制電路連接。

上述編碼器復(fù)位裝置，通過可調(diào)電源模塊向電機(jī)輸出預(yù)設(shè)電流，使得電機(jī)被鎖定在預(yù)設(shè)位置，控制電路通過編碼器接口電路與電機(jī)的編碼器連接，并對(duì)電機(jī)的編碼器進(jìn)行清零復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)了快捷高效地對(duì)電機(jī)的編碼器進(jìn)行復(fù)位，有效提高了編碼器復(fù)位效率，降低了編碼器復(fù)位的成本，提高了電機(jī)的生產(chǎn)與維護(hù)效率。

附圖說明

圖1A為一實(shí)施例的編碼器復(fù)位裝置的電路原理圖；

圖1B為另一實(shí)施例的編碼器復(fù)位裝置的電路原理圖；

圖2A為一實(shí)施例的編碼器復(fù)位方法的流程圖；

圖2B為另一實(shí)施例的編碼器復(fù)位方法的流程圖；

圖3為一實(shí)施例的電機(jī)的轉(zhuǎn)子在零角度時(shí)UVW各相位狀態(tài)在示意圖；

圖4為一實(shí)施例的電機(jī)的UVW三相的接線的電路原理圖；

圖5為另一實(shí)施例的編碼器復(fù)位方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

如圖1A所示，一實(shí)施例的一種編碼器復(fù)位裝置，包括開關(guān)電源模塊、可調(diào)電源模塊、控制電路和編碼器接口電路，所述開關(guān)電源模塊分別與所述控制電路以及所述可調(diào)電源模塊連接，所述控制電路與所述編碼器接口電路連接，所述編碼器接口電路用于與電機(jī)編碼器連接，所述可調(diào)電源模塊用于與電機(jī)的三相接線端連接，開關(guān)電源模塊用于與外部供電電源連接，并向控制電路和可調(diào)電源模塊供電。

在本實(shí)施例中，通過可調(diào)電源模塊向電機(jī)輸出預(yù)設(shè)電流，使得電機(jī)被鎖定在預(yù)設(shè)位置，控制電路通過編碼器接口電路與電機(jī)的編碼器連接，并對(duì)電機(jī)的編碼器進(jìn)行清零復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)了快捷高效地對(duì)電機(jī)的編碼器進(jìn)行復(fù)位，有效提高了編碼器復(fù)位效率，降低了編碼器復(fù)位的成本，提高了電機(jī)的生產(chǎn)與維護(hù)效率。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1A所示，編碼器復(fù)位裝置還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述控制電路連接。例如，所述顯示模塊包括發(fā)光數(shù)碼管。該發(fā)光數(shù)碼管用于顯示控制電路與編碼器的通信狀態(tài)，清零復(fù)位過程中的提示以及清零狀態(tài)信息等。

例如，該控制電路為FPGA(Field－Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)控制電路，在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1B所示，所述控制電路包括EP4CE30F23I7芯片，所述EP4CE30F23I7芯片分別與所述開關(guān)電源模塊連接以及所述編碼器接口電路連接。本實(shí)施例中，該控制電路包括了HDL(Hardware Description Language，硬件描述語言)代碼和IP功能模塊，能夠適配電機(jī)的編碼器，并能通過編碼器接口電路與編碼器通信，對(duì)編碼器進(jìn)行檢測(cè)和清零復(fù)位。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1B所示，所述控制電路還包括晶振模塊，所述晶振模塊與所述EP4CE30F23I7芯片連接。例如，該晶振模塊為晶體振蕩器，該晶振模塊用于為控制電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)，例如，該晶振模塊用于為EP4CE30F23I7芯片產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)，該晶振模塊的頻率為50MHz。

例如，該編碼器接口電路為485通信接口電路，用于為控制電路提供與電機(jī)的編碼器連接的接口，在本實(shí)施例中，電機(jī)的編碼器接口為485通信接口。在一個(gè)實(shí)施例中，請(qǐng)?jiān)俅螀⒁妶D1B，所述編碼器接口電路包括AM26C32芯片，該AM26C32芯片與EP4CE30F23I7芯片連接，且該AM26C32芯片與電機(jī)的編碼器連接，AM26C32芯片用于為EP4CE30F23I7芯片提供與電機(jī)的編碼器連接的接口。

在一個(gè)實(shí)施例中，請(qǐng)?jiān)俅螀⒁妶D1A，還包括按鍵模塊，所述按鍵模塊與所述控制電路連接。該按鍵模塊用于輸入控制指令。這樣，可以一鍵控制所述控制電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述編碼器復(fù)位裝置的控制，例如，通過所述按鍵模塊控制所述控制電路的開關(guān)，從而通過按鍵啟動(dòng)編碼器清零功能。

具體地，在本實(shí)施例中，開關(guān)電源模塊與外部供電電源連接，外部供電電源的電流的電壓值為220V，開關(guān)電源模塊向控制電路和可調(diào)電源模塊供電，開關(guān)電源模塊輸出電流為直流1A，電壓為5V，可調(diào)電源模塊的輸出電流的可調(diào)范圍為0～10A，可調(diào)電源模塊與電機(jī)的三相接線端連接，可調(diào)電源模塊為電機(jī)提供工作電流，該三相接線端為UVW三相接線端，其中，如圖4所示，U相連接可調(diào)電源模塊的負(fù)端，V相和W相連接可調(diào)電源模塊的正端，G相接地。本實(shí)施例中，編碼器復(fù)位裝置集成了開關(guān)電源模塊、可調(diào)電源模塊、控制電路和編碼器接口電路，使得編碼器復(fù)位裝置能夠快速與電機(jī)以及電機(jī)的編碼器連接，有效提高了編碼器復(fù)位效率，降低了編碼器復(fù)位的成本，提高了電機(jī)的生產(chǎn)與維護(hù)效率。

清零時(shí)，可調(diào)電源模塊向電機(jī)輸出電流，該電流為電機(jī)額定電流的60％～70％，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定在零點(diǎn)位置，使得轉(zhuǎn)子保持不動(dòng)，從而將電機(jī)鎖定。本實(shí)施例中，清零程序預(yù)先安裝在控制電路，控制電路用于執(zhí)行該清零程序，控制電路對(duì)編碼器進(jìn)行清零復(fù)位。隨后，控制電路工作，控制電路通過編碼器接口電路與編碼器通信，向編碼器發(fā)送指令，并接收編碼器的反饋信息，控制電路讀取編碼器的單圈數(shù)值，如果讀取失敗，則表明控制電路與編碼器的通信線路故障，需要排查故障，如果讀取成功，則進(jìn)行清零。清零復(fù)位后，再次讀取單圈數(shù)值，檢測(cè)該單圈數(shù)值是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如是，則復(fù)位成功，否則，復(fù)位失敗。例如，所述編碼器復(fù)位裝置還設(shè)置蜂鳴器，其連接所述控制電路，用于在復(fù)位失敗時(shí)發(fā)出警示音。例如，所述編碼器復(fù)位裝置還設(shè)置指示模塊，其連接所述控制電路，用于在所述控制電路讀取編碼器的單圈數(shù)值成功或失敗時(shí)提供指示信號(hào)；又如，所述控制電路設(shè)置判斷模塊，用于判斷單圈數(shù)值是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，是則判定復(fù)位成功；所述指示模塊還連接所述判斷模塊，用于在復(fù)位成功或失敗時(shí)提供指示信號(hào)。又如，所述控制電路通過所述指示模塊連接所述顯示模塊，所述顯示模塊根據(jù)所述指示模塊的指示信號(hào)顯示所述控制電路讀取編碼器的單圈數(shù)值成功或失敗、復(fù)位成功或失敗等信息。又如，控制電路通過編碼器接口電路與編碼器通信，向編碼器發(fā)送指令，并接收編碼器的反饋信息，所述反饋信息具有編碼器的標(biāo)識(shí)或位置信息，所述顯示模塊還用于顯示所述反饋信息；又如，所述顯示模塊還用于在顯示所述控制電路讀取編碼器的單圈數(shù)值成功或失敗、復(fù)位成功或失敗等信息時(shí)，順序或同步顯示具有編碼器的標(biāo)識(shí)或位置信息的所述反饋信息。這樣，可實(shí)現(xiàn)編碼器故障診斷、數(shù)值清零與位置顯示等功能；顯示模塊可以顯示當(dāng)前的編碼器位置，用于診斷復(fù)位前后編碼器數(shù)值的變化與清零效果。

如圖5所示，其為一實(shí)施例中的清零過程：

程序啟動(dòng)，對(duì)編碼器檢測(cè)，讀取電機(jī)的單圈數(shù)值，檢測(cè)控制電路與編碼器的通信是否正常，當(dāng)實(shí)現(xiàn)模塊對(duì)單圈信息顯示時(shí)，通信正常，啟動(dòng)清零。清零后，檢測(cè)清零是否成功，如是，則清零完成，對(duì)清零結(jié)果進(jìn)行顯示；如否，則再次清零。

如圖2A所示，一實(shí)施例的一種編碼器復(fù)位方法，包括：

步驟202，調(diào)整可調(diào)電源模塊輸出預(yù)設(shè)電流，以使電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定在預(yù)設(shè)位置。

例如，該預(yù)設(shè)電流為電機(jī)額定電流的60％～70％，例如，該預(yù)設(shè)位置為零點(diǎn)位置，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定在零點(diǎn)位置，即該轉(zhuǎn)子此時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度為零角度，例如，該零點(diǎn)位置為轉(zhuǎn)子的初始位置，例如，該初始位置為零角度。根據(jù)SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空間矢量脈寬調(diào)制)的定義，轉(zhuǎn)子在零角度的各相位關(guān)系如圖3所示。

步驟204，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定在預(yù)設(shè)位置時(shí)，啟動(dòng)控制電路，以使所述控制電路根據(jù)控制指令對(duì)編碼器進(jìn)行復(fù)位。

步驟206，在編碼器復(fù)位后，檢測(cè)電機(jī)的單圈數(shù)值是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如是，則復(fù)位成功，否則，復(fù)位失敗。

例如，該單圈數(shù)值為單圈解析度，例如，該單圈數(shù)值為單圈分辨率，例如，該單圈數(shù)值為轉(zhuǎn)子相對(duì)于零角度的偏移角度，該單圈數(shù)值采用十七位二進(jìn)制數(shù)值表示，用于表示轉(zhuǎn)子相對(duì)于零角度的偏移角度，在本實(shí)施例中，該預(yù)設(shè)范圍為[-100，100]，在本實(shí)施例中的預(yù)設(shè)范圍的數(shù)值為十七位二進(jìn)制數(shù)值對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值，用于表示該單圈數(shù)值，例如，單圈數(shù)值轉(zhuǎn)換為角度值，則該預(yù)設(shè)為范圍為[-0.02°，0.02°]。在此范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子相對(duì)于零角度的偏移角度非常小(誤差非常小)，因此，轉(zhuǎn)子處于零點(diǎn)位置，而單圈數(shù)值與該零點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)。使得驅(qū)動(dòng)器能夠精準(zhǔn)控制電機(jī)。

清零復(fù)位結(jié)果通過顯示模塊顯示。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖2B所示，步驟204之前還包括：

步驟203，讀取電機(jī)的單圈數(shù)值，以檢測(cè)電路通信是否正常。

具體地，如果讀取失敗，則表明控制電路與編碼器的通信線路故障，需要排查故障，如果讀取成功，則執(zhí)行下一步驟，進(jìn)行清零。讀取結(jié)果通過顯示模塊顯示，例如，通過發(fā)光數(shù)碼管顯示。

又如，一種編碼器復(fù)位方法，其應(yīng)用于上述任一實(shí)施例所述編碼器復(fù)位裝置，且包括實(shí)現(xiàn)所述編碼器復(fù)位裝置功能的步驟，例如，所述步驟包括調(diào)整可調(diào)電源模塊輸出預(yù)設(shè)電流，以使電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定在預(yù)設(shè)位置；當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定在預(yù)設(shè)位置時(shí)，啟動(dòng)控制電路，以使所述控制電路根據(jù)控制指令對(duì)編碼器進(jìn)行復(fù)位；在編碼器復(fù)位后，檢測(cè)電機(jī)的單圈數(shù)值是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如是，則判定復(fù)位成功。

下面是一個(gè)具體的實(shí)施例中：

本實(shí)施例中的編碼器復(fù)位裝置包括：一個(gè)可調(diào)電流源，用于為電機(jī)供電鎖定電機(jī)零點(diǎn)，輸出電流在0～10A可調(diào)；一個(gè)5VDC/1A的開關(guān)電源，用于為控制電路的供電，一個(gè)基于FPGA的控制電路，連接有用于人機(jī)交互的按鍵及發(fā)光數(shù)碼管，發(fā)光數(shù)碼管用于顯示編碼器通訊的位置信息、清零過程中的提示與清零設(shè)備狀態(tài)等信息，用于與編碼器匹配的接口電路；

結(jié)合圖5所示，本實(shí)施例的清零步驟如下：

1、進(jìn)行編碼器清零時(shí)，需要將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線纜UVW端接至設(shè)備的電流源，將編碼器連接器與編碼器接口電路的連接器相連接，并且打開開關(guān)電源與電流源，根據(jù)電機(jī)的額定電流調(diào)整可調(diào)電流源的輸出電流，使電流源輸出的電流達(dá)到電機(jī)額定電流的60％～70％，使電機(jī)定子產(chǎn)生電磁力將轉(zhuǎn)子固定如圖3所示的零點(diǎn)位置，從而鎖定電機(jī)。鎖定電機(jī)后，啟動(dòng)編碼器通訊電路及通訊程序，讀出當(dāng)前的單圈數(shù)值檢測(cè)與編碼器間的通訊是否正常，如不能讀出數(shù)值，則需檢查設(shè)備、編碼器與連接線是否正常，然后程序等待按鍵指令進(jìn)入清零程序。當(dāng)操作按鍵執(zhí)行清零指令時(shí)，F(xiàn)PGA控制電路對(duì)編碼器進(jìn)行清零，并顯示清零后的結(jié)果。

2、在啟動(dòng)清零過程后，F(xiàn)PGA根據(jù)編碼器的型號(hào)，選擇對(duì)應(yīng)型號(hào)的清零指令，并根據(jù)編碼器的時(shí)序要求將編碼器清零信號(hào)通過編碼器接口電路發(fā)送至編碼器，清零結(jié)束后檢測(cè)單圈數(shù)值，此時(shí)單圈數(shù)值應(yīng)該為[-100,100]范圍以內(nèi)，則判斷清零操作成功，假如單圈數(shù)值在[-100,100]范圍以外或者與清零前顯示數(shù)值一致則認(rèn)為清零失敗，需要重新進(jìn)行清零操作。

3、清零完成后可將電流源與開關(guān)電源的開關(guān)關(guān)閉，并將電機(jī)的UVW驅(qū)動(dòng)線纜與編碼器的連接器取下。如需對(duì)下一臺(tái)永磁同步電機(jī)的編碼器進(jìn)行清零與校正，可重復(fù)以上1～2的步驟。

4、根據(jù)SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空間矢量脈寬調(diào)制)的0電角度定義，如圖3。電機(jī)的UVW三相線應(yīng)該U相連接電流源的負(fù)端，VW連接電流源的正端，如圖4所示。

應(yīng)該說明的是，上述系統(tǒng)實(shí)施例中，所包括的各個(gè)模塊只是按照功能邏輯進(jìn)行劃分的，但并不局限于上述的劃分，只要能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能即可；另外，各功能單元的具體名稱也只是為了便于相互區(qū)分，并不用于限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述各實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，相應(yīng)的程序可以存儲(chǔ)于可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不移動(dòng)矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。