專利名稱：一種兼容多種編碼器接口的交流伺服驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及交流伺服驅(qū)動器，尤其是兼容多種編碼器接口的交流伺服驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
交流伺服驅(qū)動器包括數(shù)字信號處理器，可編程邏輯器件，與數(shù)字信號處理器相連的顯示按鍵，電機(jī)驅(qū)動和外部通訊，以及與可編程邏輯器件相連的外部控制信號和連接旋轉(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式編碼器。其中大多數(shù)國產(chǎn)的驅(qū)動器廠家使用的是增量式光電編碼器，而國外伺服驅(qū)動器廠家大多運用高分辨率的絕對式編碼器。
與國外伺服驅(qū)動器廠家采用的高分辨率絕對式編碼器相比，普通增量式編碼器不需要在驅(qū)動器軟件中加入與編碼器通訊的程序，只需要對其輸出的脈沖進(jìn)行計數(shù)和辨別方向即可，使用相對比較簡單。此外，由于絕對式編碼器通訊采樣的是串行通訊模式，數(shù)據(jù)采樣的實時性不如增量式編碼器的直接計數(shù)模式。
最重要的一點是，國外驅(qū)動器廠家采用的17bit的絕對式編碼器的價格比大多數(shù)國產(chǎn)驅(qū)動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于國內(nèi)驅(qū)動器市場來說，更具有價格競爭力。
但是，相對于絕對式編碼器，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的絕對式編碼器的硬件連線則只需要4根。此外在編碼器報警或者掉電之后，使用增量式編碼器的驅(qū)動器需要重新對電機(jī)進(jìn)行初始定位之后才能正常運行，而絕對式編碼器即使掉電也能實時記憶當(dāng)前位置，驅(qū)動器只需要讀取當(dāng)前編碼器的位置不需要對電機(jī)進(jìn)行初始定位。此外，絕對式編碼器具有比增量式更高的分辨率，目前伺服驅(qū)動器行業(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驅(qū)動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)用場合的要求，這也是目前國產(chǎn)驅(qū)動器和國外品牌的兩個最明顯的差距。
目前市場上的各種交流伺服驅(qū)動器的編碼器接口只適用于增量式光電編碼器，不僅無法使用更高分辨率的絕對式編碼器，也無法實現(xiàn)對增量式編碼器和絕對式編碼器的兼容。 發(fā)明內(nèi)容
本實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 器，以實現(xiàn)驅(qū)動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)動器的實用性和市場競爭力。
本實用新型的兼容多種編碼器通用交流伺服驅(qū)動器，包括數(shù)字信號處理器， 可編程邏輯器件，與數(shù)字信號處理器相連的顯示按鍵，電機(jī)驅(qū)動和外部通訊， 以及與可編程邏輯器件相連的外部控制信號和編碼器接口，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濾波的差分濾波電路，用于解 差分信號并且對信號進(jìn)行整形處理的解差分整形電路，用于絕對式編碼器串行 數(shù)據(jù)信號接收的串行數(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。
本實用新型的工作原理交流伺服驅(qū)動器通過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，增量式編碼器信號經(jīng)過差分濾波電路濾除差分信號中的高頻 干擾部分，然后輸入解差分整形電路，將差分信號轉(zhuǎn)換為單電平信號之后輸出 到可編程邏輯器件(CPLD)中。當(dāng)外部編碼器為絕對式編碼器，絕對式編碼器
的串行數(shù)據(jù)信號經(jīng)過差分濾波電路濾除差分信號中的高頻干擾部分，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中對增量式編碼器信號或者絕對式編碼器信號進(jìn)行 鑒向、計數(shù)以及通訊等處理，使得編碼器信號的采集能夠準(zhǔn)確，及時。 本實用新型的有益效果在于
本實用新型利用兼容多種編碼器接口可以兼容市場上各種品牌的增量式和 絕對式編碼器，實現(xiàn)了對增量式編碼器和絕對式編碼器的兼容，提高了交流伺 服驅(qū)動器的適用范圍，在使用高分辨率的絕對式編碼器的條件下，對交流伺服 驅(qū)動器的控制精度和響應(yīng)速度都有相應(yīng)的提升，具有很好的實際應(yīng)用價值和市 場競爭力。

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

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實用新型。
參照圖1，兼容多種編碼器接口的交流伺服驅(qū)動器，包括數(shù)字信號處理器
(DSP) 1，可編程邏輯器件(CPLD) 2，顯示按鍵3，電機(jī)驅(qū)動4和外部通訊5， 外部控制信號6和兼容多種編碼器接口 7，顯示按鍵3，電機(jī)驅(qū)動4和外部通訊 5分別與數(shù)字信號處理器1相連，外部控制信號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包括用于差分信號濾波的差分濾 波電路8，用于解差分信號并且對信號進(jìn)行整形處理的解差分整形電路9，用于 絕對式編碼器串行數(shù)據(jù)信號接收的串行數(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濾波單元，每個濾波單元如圖2所示，包括 三個電阻和三個電容，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包括三個解差分整形單元每個解差分整形單元 如圖3所示，包括一個解差分芯片Ul，兩個施密特反相器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)動器，包括數(shù)字信號處理器(1)，可編程邏輯器件(2)，與數(shù)字信號處理器(1)相連的顯示按鍵(3)，電機(jī)驅(qū)動(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(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濾波的差分濾波電路(8)，用于解差分信號并且對信號進(jìn)行整形處理的解差分整形電路(9)，用于絕對式編碼器串行數(shù)據(jù)信號接收的串行數(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)動器，其特征所 說的差分濾波電路(8)包括四個濾波單元，每個濾波單元包括三個電阻和三個 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)動器，其特征所 說的解差分整形電路(9)包括三個解差分整形單元每個解差分整形單元包括 一個解差分芯片(Ul),兩個施密特反相器(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。
專利摘要本實用新型的一種兼容多種編碼器通用交流伺服驅(qū)動器，包括數(shù)字信號處理器，可編程邏輯器件，顯示按鍵，電機(jī)驅(qū)動，外部通訊和兼容多種編碼器接口。交流伺服驅(qū)動器通過兼容多種編碼器接口可以兼容市場上各種品牌的增量式和絕對式編碼器，實現(xiàn)了對增量式編碼器和絕對式編碼器的兼容，提高了交流伺服驅(qū)動器的適用范圍，在使用高分辨率的絕對式編碼器的條件下，對交流伺服驅(qū)動器的控制精度和響應(yīng)速度都有相應(yīng)的提升，具有很好的實際應(yīng)用價值和市場競爭力。
文檔編號G05D3/00GK201311594SQ20082016762
公開日2009年9月16日 申請日期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 申請人:杭州日鼎控制技術(shù)有限公司