[发明专利]马达绝对位置的信号处理装置

说明书

技术领域

本发明有关一种位置信号处理装置，尤指一种马达绝对位置的信号处理装置。

背景技术

伺服机构系统(servo mechanism system)，指经由闭回路控制方式达到一个机械系统位置、速度、或加速度控制的系统。一个伺服系统的构成通常包含受控体(plant)、致动器(actuator)、控制器(controller)等几个部分，受控体指被控制的对象，例如格机械手臂，或是一个机械工作平台。致动器的功能在于主要提供受控体的动力，可能以气压、油压、或是电力驱动的方式呈现，若是采用油压驱动方式，一般称之为油压伺服系统。目前绝大多数的伺服系统采用电力驱动方式，致动器包含了马达与功率放大器，特别设计应用于伺服系统的马达称之为伺服马达(servo motor)，通常内含位置反馈装置，如光电编码器(opticalencoder)或是解角器(resolver)，目前主要应用于工业界的伺服马达包括直流伺服马达、永磁交流伺服马达、与感应交流伺服马达，其中又以永磁交流伺服马达占绝大多数。控制器的功能在于提供整个伺服系统的闭路控制，如扭矩控制、速度控制、与位置控制等。目前一般工业用伺服驱动器(servo drive)通常包含了控制器与功率放大器。

上述所提到的伺服马达通常内含位置反馈装置，则是透过光电编码器(optical encoder)提供增量型信号(Incremental signals)及绝对位置信号(Absoluteposition signals)，该增量型信号及绝对位置信号均分别有″SIN；/SIN(反相信号)″及″COS；/COS(反相信号)″两组的差动输出。该绝对位置信号主要提供该光电编码器起始位置的信号给马达绝对位置信号处理装置处理，将该处理过的信号传至该信号处理器进行判断，当光电编码器开始随着组装的电机运行后，该信号处理器(数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)或微控制单元(MCU，Micro Control Unit))转为处理增量型信号。由于绝对位置信号只是利用在光电编码器开始运转前的定位阶段，所以该马达绝对位置信号处理装置在处理绝对位置信号″SIN；/SIN(反相信号)″及″COS；/COS(反相信号)″两组差动信号时，必须使用两组的信号整合放大单元及两组的光耦合器的隔离单元的线路侦测(如图1所示)，以增加线路设计的复杂度。此外，供应光电编码器的电源一般与信号处理器(DSP或MCU)隔离，目前市面上具有传输隔离的模拟信号组件除了体积大之外，其价格也高，因此若采两组侦测线路设计，会造成成本增加。

发明内容

本发明的主要目的，是利用两个模拟开关，由信号处理器(DSP或MCU)所输出的致能信号控制后，以切换读取绝对位置信号的″SIN；/SIN(反相信号)″及″COS；/COS(反相信号)″两组差动信号。

为达到上述的目的，本发明所提供的马达绝对位置的信号处理装置，包括：第一开关、第二开关、信号整合放大单元、第一隔离单元、第二隔离单元及反相器。其中，该第一开关与该光电编码器电性连接，用以接收光电编码器所输出的″SIN；/SIN″差动信号。该第二开关与该光电编码器及第一开关电性连接，用以接收光电编码器所输出的的″COS；/COS″差动信号。该信号整合放大单元与该第一、二开关电性连接，用以接收第一或第二开关所输出的两个差动信号整合放大输出。该第一隔离单元与该信号整合放大单元及马达控制系统的信号处理器电性连接，用以隔离信号传输中的噪声干扰。该第二隔离组件与该马达控制系统的信号处理器电性连接，用以隔离信号传输中的噪声干扰。该反相器以输入端与该第二隔离组件及第一开关电性连接，而输出端与该第二开关电性连接，用以接收第二隔离组件所输出的致能信号(Enable Signal)，以切换该第一或第二开关动作。

本发明与传统相比减少了一组绝对位置信号的线路，精简了线路，同时降低了成本。

附图说明

图1为传统马达绝对位置信号处理装置及信号处理器连接示意图；

图2为本发明的马达控制系统方块示意图；

图3为本发明的马达绝对位置信号处理装置的电路方块与信号处理器连接示意图；

图4为本发明的马达绝对位置信号与信号处理器输出的控制信号时序示意图。

附图标记说明

信号处理器1                  驱动器2

马达3                        光电编码器4

马达绝对位置信号处理装置5    第一开关51