專利名稱：編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置及電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置及電機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電カ控制設(shè)備。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。為了實現(xiàn)速度閉環(huán)控制，需要通過編碼器反饋電機(jī)實時狀態(tài)到變頻器。然而，在某些需要進(jìn)行速度閉環(huán)控制的變頻器應(yīng)用中，其電機(jī)編碼器與變頻器的控制器之間存在較長距離，編碼器生成的脈沖信號在遠(yuǎn)距離傳輸時易產(chǎn)生衰減、失真，從而影響變頻器的控制精 度。此外，受現(xiàn)場布線的影響，編碼器信號極易受到電機(jī)動カ線的電磁干擾而產(chǎn)生誤脈沖，導(dǎo)致變頻器速度閉環(huán)控制失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對上述編碼器信號遠(yuǎn)距離傳輸易衰減、失真及易受電磁干擾的問題，提供一種編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置及電機(jī)控制系統(tǒng)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置，包括通過信號線相連接的發(fā)送單元和接收單元，其中所述發(fā)送単元包括信號處理模塊及信號輸入端ロ ；所述接收単元包括信號還原模塊及信號輸出端ロ ；所述信號處理模塊，用于將來自信號輸入端ロ的編碼器脈沖信號隔離、信號增強(qiáng)后通過信號線傳送到接收單元；所述信號還原模塊，用于將來自發(fā)送単元的信號還原為編碼器脈沖信號并通過所述信號輸出端ロ傳送到變頻器。在本發(fā)明所述的編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置中，所述發(fā)送單元還包括電源模塊及電壓輸出端ロ，所述電源模塊用于將接入的交流電轉(zhuǎn)為直流電供信號處理模塊使用并通過電壓輸出端ロ為編碼器供電，所述接收単元包括用于連接變頻器供電電壓的電壓輸入端ロ。在本發(fā)明所述的編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置中，所述信號處理模塊包括依次連接的比較整形電路、第一隔離電路及推挽放大電路。在本發(fā)明所述的編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置中，所述信號還原模塊包括依次連接的単相整流橋及第二隔離電路。本發(fā)明還提供ー種電機(jī)控制系統(tǒng)，包括旋轉(zhuǎn)編碼器及矢量型變頻器，該電機(jī)控制系統(tǒng)還包括通過信號線相連接的發(fā)送單元和接收單元，其中所述發(fā)送単元設(shè)于旋轉(zhuǎn)編碼器側(cè)并包括信號處理模塊及信號輸入端ロ ；所述接收単元位于矢量型變頻器側(cè)并包括信號還原模塊及信號輸出端ロ ；所述信號處理模塊，用于將來自旋轉(zhuǎn)編碼器并經(jīng)由信號輸入端ロ輸入的編碼器脈沖信號隔離、信號增強(qiáng)后通過信號線傳送到接收單元；所述信號還原模塊，用于將來自發(fā)送単元的信號還原為編碼器脈沖信號并通過所述信號輸出端ロ傳送到矢量型變頻器。在本發(fā)明所述的電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述矢量型變頻器包括PG接ロ卡并通過該P(yáng)G接ロ卡連接到所述接收単元的信號輸出接ロ。在本發(fā)明所述的電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述發(fā)送單元還包括電源模塊及電壓輸出端ロ，所述電源模塊用于將接入的交流電轉(zhuǎn)為直流電供信號處理模塊使用并通過電壓輸出端ロ為旋轉(zhuǎn)編碼器供電，所述接收単元包括用于連接矢量型變頻器的PG接ロ卡的供電電壓的電壓輸入端ロ。在本發(fā)明所述的電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述信號處理模塊包括依 次連接的比較整形電路、第一隔離電路及推挽放大電路。在本發(fā)明所述的電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述推挽放大電路生成幅值為24V的推挽信號。在本發(fā)明所述的電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述信號還原模塊包括依次連接的単相整流橋及第ニ隔離電路。本發(fā)明的編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置及電機(jī)控制系統(tǒng)，通過連接編碼器的發(fā)送單元和連接變頻器的接收單元，實現(xiàn)了編碼器和變頻器之間的編碼器脈沖信號的無衰減、抗干擾傳送，提高了變頻器的控制精度。


圖I是本發(fā)明編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置實施例的示意圖。圖2是圖I中信號還原模塊的A相信號處理的電路圖。圖3是圖I中信號處理模塊的A相信號還原的電路圖。圖4是本發(fā)明電機(jī)控制系統(tǒng)實施例的示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖I所示，是本發(fā)明編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置實施例的示意圖。在本實施例中，編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置包括發(fā)送單元10和接收單元20，且上述發(fā)送單元10和接收單元20通過信號線相連接。在實際應(yīng)用中，發(fā)送單元10可裝設(shè)在編碼器附近并連接編碼器的信號輸出端ロ ；接收單元20可裝設(shè)在變頻器附近并連接到變頻器的信號輸入端ロ。上述發(fā)送單元10將來自編碼器的脈沖信號隔離、信號增強(qiáng)后通過信號線傳送到接收單元20，接收單元20將接收的信號還原成編碼器脈沖信號后傳送給變頻器，從而變頻器可進(jìn)行相應(yīng)的矢量控制。發(fā)送單元10包括信號處理模塊12及信號輸入端ロ 11。信號輸入端ロ 11連接到編碼器的信號輸出端ロ，以接收編碼器輸出的兩相或単相脈沖信號。信號處理模塊12用于將來自信號輸入端ロ 11的編碼器脈沖信號隔離、信號增強(qiáng)后通過信號線傳送到接收單元20。接收單元20包括信號還原模塊21及信號輸出端ロ 22。信號還原模塊21用于將來自發(fā)送単元10的信號還原為編碼器脈沖信號并通過信號輸出端ロ 22傳送到變頻器。
如圖3所示，是圖I中信號處理模塊12的A相脈沖信號處理的電路圖。在該電路中，包括依次連接的比較整形電路121、第一隔離電路122及推挽放大電路123。首先，比較整形電路將從信號輸入端ロ 11輸入的編碼器脈沖信號比較、整形，然后經(jīng)過第一隔離電路122的光耦隔離后，送入推挽放大電路123做幅值增大處理，整個過程維持脈沖信號的頻率及占空比不變，轉(zhuǎn)化為幅值24V的脈沖信號以推挽形式送出。在實際應(yīng)用中，信號處理模塊12還可包括B相脈沖信號處理電路，以處理B相脈沖信號。如圖2所示，是圖I中信號還原模塊的A相脈沖信號還原的電路圖。在該電路中，包括依次連接的単相整流橋及第二隔離電路。単相整流橋位于信號輸入接ロ處并由雙向串聯(lián)的ニ極管對D8、D9組成，其可防止來自發(fā)送単元的推挽信號反接。經(jīng)由單相整流橋輸入的24V推挽信號經(jīng)過第二隔離電路隔離后，轉(zhuǎn)換為幅值為15V的集電極開路脈沖信號，通過信號輸出端ロ 21供需要編碼器脈沖信號的裝置使用。在實際應(yīng)用中，信號還原模塊還可包括B相脈沖信號還原電路，以還原B相脈沖信號。在上述的編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置中，發(fā)送單元10還可包括電源模塊及電壓輸出端 ロ，其中電源模塊連接交流電源并將接入的交流電轉(zhuǎn)為直流電(15V)，供信號處理模塊12使用并通過電壓輸出端ロ為編碼器供電。由于發(fā)送単元10靠近電機(jī)安裝，因此可通過電源模塊就近為編碼器提供隔離的工作電源，降低電源受干擾強(qiáng)度。此外，接收單元20包括電壓輸入端ロ，以連接變頻器供電電壓。如圖4所示，是本發(fā)明電機(jī)控制系統(tǒng)實施例的示意圖。在本實施例中，電機(jī)控制系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)編碼器41、發(fā)送單元42、接收單元43及矢量型變頻器44，其中旋轉(zhuǎn)編碼器安裝到電機(jī)轉(zhuǎn)軸并在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生A、B相脈沖信號并將上述A、B相脈沖信號傳送到發(fā)送単元42，發(fā)送單元42設(shè)于旋轉(zhuǎn)編碼器側(cè)并通過信號線連接到位于矢量型變頻器側(cè)的接收単元43，接收單元43將處理后的信號傳送到矢量型變頻器44，以供矢量控制使用。在上述電機(jī)控制系統(tǒng)中，發(fā)送單元42和接收單元43之間的信號線的長度D可達(dá)200米，即旋轉(zhuǎn)編碼器41和矢量型變頻器44之間的距離可以為200米。發(fā)送單元42包括信號處理模塊及信號輸入端ロ。信號輸入端ロ連接到編碼器的信號輸出端ロ，以接收編碼器輸出的兩相或単相脈沖信號。信號處理模塊用于將來自信號輸入端ロ的編碼器脈沖信號隔離、信號增強(qiáng)后通過信號線傳送到接收單元。接收單元43包括信號還原模塊及信號輸出端ロ。信號還原模塊用于將來自發(fā)送単元42的信號還原為編碼器脈沖信號并通過信號輸出端ロ傳送到變頻器。在實際應(yīng)用中，上述信號還原模塊可接受隔離的15V直流電源為其供電，用于將來自發(fā)送単元的幅值為24V的推挽信號，隔離后轉(zhuǎn)換為幅值為15V的集電極開路形式的脈沖信號，提供給矢量型變頻器使用。在上述的電機(jī)控制系統(tǒng)中，發(fā)送單元42還可包括電源模塊及電壓輸出端ロ，該電源模塊可支持220V交流電源輸入，并將接入的交流電轉(zhuǎn)為直流電供信號處理模塊使用并通過電壓輸出端ロ為旋轉(zhuǎn)編碼器41提供隔離電源。上述矢量型變頻器44可包括PG接ロ卡441并通過該P(yáng)G接ロ卡441連接到接收單元43的信號輸出接ロ。上述PG接ロ卡441還為接收單元43提供15V直流電壓，相應(yīng)地，接收單元43包括用于連接PG接ロ卡的供電電壓的電壓輸入端ロ。在具體實現(xiàn)時，發(fā)送単元42的信號處理模塊可包括依次連接的比較整形電路、第一隔離電路及推挽放大電路。首先，比較整形電路將來自旋轉(zhuǎn)編碼器41的編碼器脈沖信號進(jìn)行比較、整形，然后經(jīng)過第一隔離電路隔離后，送入推挽放大電路做幅值增大處理，整個過程維持脈沖信號的頻率及占空比不變，轉(zhuǎn)化為幅值24V的脈沖信號以推挽形式送出。在實際應(yīng)用中，可包括兩路相同的脈沖信號處理電路，分別處理編碼器的A相和B相脈沖信號。接收單元43的信號還原模塊依次連接的単相整流橋及第二隔離電路。単相整流橋位于信號輸入接ロ處并由雙向串聯(lián)的ニ極管對組成，其可防止來自發(fā)送単元的推挽信號反接。經(jīng)由單相整流橋輸入的24V推挽信號經(jīng)過第二隔離電路隔離后，轉(zhuǎn)換為幅值為15V的集電極開路脈沖信號，通過信號輸出端口供需要編碼器脈沖信號的裝置使用。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置，其特征在于包括通過信號線相連接的發(fā)送單元和接收単元，其中所述發(fā)送単元包括信號處理模塊及信號輸入端ロ ；所述接收単元包括信號還原模塊及信號輸出端ロ ；所述信號處理模塊，用于將來自信號輸入端ロ的編碼器脈沖信號隔離、信號增強(qiáng)后通過信號線傳送到接收單元；所述信號還原模塊，用于將來自發(fā)送単元的信號還原為編碼器脈沖信號并通過所述信號輸出端ロ傳送到變頻器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置，其特征在于所述發(fā)送單元還包括電源模塊及電壓輸出端ロ，所述電源模塊用于將接入的交流電轉(zhuǎn)為直流電供信號處理模塊使用并通過電壓輸出端ロ為編碼器供電，所述接收単元包括用于連接變頻器供電電壓的電壓輸入端ロ。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置，其特征在于所述信號處理模塊包括依次連接的比較整形電路、第一隔離電路及推挽放大電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置，其特征在于所述信號還原模塊包括依次連接的単相整流橋及第二隔離電路。
5.ー種電機(jī)控制系統(tǒng)，包括旋轉(zhuǎn)編碼器及矢量型變頻器，其特征在于該電機(jī)控制系統(tǒng)還包括通過信號線相連接的發(fā)送單元和接收單元，其中所述發(fā)送単元設(shè)于旋轉(zhuǎn)編碼器側(cè)并包括信號處理模塊及信號輸入端ロ ；所述接收単元位于矢量型變頻器側(cè)并包括信號還原模塊及信號輸出端ロ ；所述信號處理模塊，用于將來自旋轉(zhuǎn)編碼器并經(jīng)由信號輸入端ロ輸入的編碼器脈沖信號隔離、信號增強(qiáng)后通過信號線傳送到接收單元；所述信號還原模塊，用于將來自發(fā)送単元的信號還原為編碼器脈沖信號并通過所述信號輸出端ロ傳送到矢量型變頻器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述矢量型變頻器包括PG接ロ卡并通過該P(yáng)G接ロ卡連接到所述接收単元的信號輸出接ロ。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)送單元還包括電源模塊及電壓輸出端ロ，所述電源模塊用于將接入的交流電轉(zhuǎn)為直流電供信號處理模塊使用并通過電壓輸出端ロ為旋轉(zhuǎn)編碼器供電，所述接收単元包括用于連接矢量型變頻器的PG接ロ卡的供電電壓的電壓輸入端ロ。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述信號處理模塊包括依次連接的比較整形電路、第一隔離電路及推挽放大電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述推挽放大電路生成幅值為24V的推挽信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于所述信號還原模塊包括依次連接的単相整流橋及第二隔離電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種編碼器信號轉(zhuǎn)接裝置，包括通過信號線相連接的發(fā)送單元和接收單元，其中所述發(fā)送單元包括信號處理模塊及信號輸入端口；所述接收單元包括信號還原模塊及信號輸出端口；所述信號處理模塊，用于將來自信號輸入端口的編碼器脈沖信號隔離、信號增強(qiáng)后通過信號線傳送到接收單元；所述信號還原模塊，用于將來自發(fā)送單元的信號還原為編碼器脈沖信號并通過所述信號輸出端口傳送到變頻器。本發(fā)明還提供了一種對應(yīng)的電機(jī)控制系統(tǒng)。本發(fā)明通過連接編碼器的發(fā)送單元和連接變頻器的接收單元，實現(xiàn)了編碼器和變頻器之間的編碼器脈沖信號的無衰減、抗干擾傳送，提高了變頻器的控制精度。
文檔編號H02P27/04GK102832804SQ201210320450
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者孫強(qiáng) 申請人:蘇州匯川技術(shù)有限公司, 深圳市匯川技術(shù)股份有限公司, 蘇州默納克控制技術(shù)有限公司