CN104749481A - 正余弦编码器断线检测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
正余弦编码器断线检测方法通过对正余弦编码器信号输出端的电压信号进行分压后，再同比较模块的比较电压进行比较。若分压后的电压信号大于比较电压，则比较模块输出高电平，则判断正余弦编码器正常；分压后的电压信号小于比较电压，则比较模块输出低电平，则判断正余弦编码器断线。因而，仅需要判断正余弦编码器信号输出端的电压信号在分压后与比较电压的大小，就能够判断正余弦编码器信号输出端是否断线。因此上述正余弦编码器断线检测方法和系统检测正余弦编码器信号输出端是否断线简便快速，无需复杂的信号处理过程。此外，还提供一种正余弦编码器断线检测系统。
Description
技术领域
本发明涉及正余弦编码器检测技术，特别是涉及一种简单快速的正余弦编码器断线检测方法和系统。
背景技术
正余弦编码器因其优良特性在各个行业得到了广泛的应用。正余弦编码器提供A相、B相、C相、D相、Z相(其中每相都是由两路信号组成，即A+、A-、B+、B-、C+、C-、D+、D-)等信号，其信号输出为差分形式，峰值为1V的正弦波信号，其中C相、D相编码器转动一圈产生一个周波的正弦信号，两者相位相差90°。一般C相、D相用来确定永磁同步电机的磁极角度，而永磁同步电机磁极角度一般用来对永磁同步电机的解耦矢量控制，如果编码器C+、C-、D+、D-信号出现断线，会对永磁同步电机带来不良的影响。而现有的断线检测则是将C相、D相的信号处理成脉冲信号，然后通过数字信号处理器判断编码器是否断线，但采用数字信号处理器时对应的电路复杂且软件算法复杂。
发明内容
基于此，有必要提供一种简单快速的正余弦编码器断线检测方法。
一种正余弦编码器断线检测方法，包括以下步骤：
检测正余弦编码器信号输出端的电压信号，并对所述电压信号进行分压；
将分压后的所述电压信号输出给比较模块，其中比较模块的基准端输入比较电压；
将分压后的所述电压信号与所述比较电压进行比较，根据比较结果输出对应的电平信号；
根据所述比较模块输出的电平信号判断所述正余弦编码器信号输出端是否断线：若分压后的电压信号大于所述比较电压，则所述比较模块输出高电平，则判断所述正余弦编码器正常；若所述分压后的电压信号小于所述比较电压，则所述比较模块输出低电平，则判断所述正余弦编码器断线。
在其中一个实施例中，所述正余弦编码器信号输出端包括C相信号输出端和D相信号输出端。
在其中一个实施例中，还包括检测C相信号输出端和D相信号输出端一周期内的信号值；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值小于下限阈值A1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值大于上限阈值B1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线。
在其中一个实施例中，所述C相信号输出端包括C+信号输出端、C-信号输出端，所述D相信号输出端包括D+信号输出端、D-信号输出端。
在其中一个实施例中，所述分压模块包括电阻R10、电阻R15、电阻R11、电阻16、电阻R12、电阻R17、电阻R13和电阻R18；所述比较模块包括比较器U1、比较器U2、比较器U3、比较器U4；
所述电阻R10和电阻R15用于对所述C+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U1；
所述电阻R11和电阻R16用于对所述C-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U2；
所述电阻R12和电阻R17用于对所述D+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U3；
所述电阻R13和电阻R18用于对所述D-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U4。
此外，还提供一种简单快速的正余弦编码器断线检测系统。
一种正余弦编码器断线检测系统，包括分压模块、比较模块和处理器；
所述分压模块用于将正余弦编码器信号输出端的电压信号进行分压，并将将分压后的所述电压信号输出给所述比较模块，其中，所述比较模块的基准端输入比较电压；
所述比较模块用于根据分压后的所述电压信号与所述比较电压输出对应的电平信号；
所述处理器用于根据所述比较模块输出的电平信号判断所述正余弦编码器信号输出端是否断线，若分压后的电压信号大于所述比较电压，则所述比较模块输出高电平，则判断所述正余弦编码器正常；若所述分压后的电压信号小于所述比较电压，则所述比较模块输出低电平，则判断所述正余弦编码器断线。
在其中一个实施例中，所述正余弦编码器信号输出端包括C相信号输出端和D相信号输出端。
在其中一个实施例中，还包括与所述处理器连接的相信号检测模块，所述相信号检测模块用于检测C相信号输出端和D相信号输出端一周期内的信号值；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值小于下限阈值A1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值大于上限阈值B1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线。
在其中一个实施例中，所述C相信号输出端包括C+信号输出端、C-信号输出端，所述D相信号输出端包括D+信号输出端、D-信号输出端。
在其中一个实施例中，所述分压模块包括电阻R10、电阻R15、电阻R11、电阻16、电阻R12、电阻R17、电阻R13和电阻R18；所述比较模块包括比较器U1、比较器U2、比较器U3、比较器U4；
所述电阻R10和电阻R15用于对所述C+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U1；
所述电阻R11和电阻R16用于对所述C-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U2；
所述电阻R12和电阻R17用于对所述D+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U3；
所述电阻R13和电阻R18用于对所述D-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U4。
上述正余弦编码器断线检测方法和系统通过对正余弦编码器信号输出端的电压信号进行分压后，再同比较模块的比较电压进行比较。若分压后的电压信号大于比较电压，则比较模块输出高电平，则判断正余弦编码器正常；分压后的电压信号小于比较电压，则比较模块输出低电平，则判断正余弦编码器断线。因而，仅需要判断正余弦编码器信号输出端的电压信号在分压后与比较电压的大小，就能够判断正余弦编码器信号输出端是否断线。因此上述正余弦编码器断线检测方法和系统检测正余弦编码器信号输出端是否断线简便快速，无需复杂的信号处理过程。
附图说明
图1为正余弦编码器断线检测方法的流程图；
图2为正余弦编码器断线检测系统的模块图；
图3为正余弦编码器断线检测系统的原理图。
具体实施方式
如图1所示，为正余弦编码器断线检测方法的流程图。
一种正余弦编码器断线检测方法，包括以下步骤：
步骤S110，检测正余弦编码器信号输出端的电压信号，并对所述电压信号进行分压。
具体的，请结合图3。正余弦编码器信号输出端包括C相信号输出端和D相信号输出端。所述C相信号输出端包括C+信号输出端、C-信号输出端，所述D相信号输出端包括D+信号输出端、D-信号输出端。以C-信号输出端为例。正余弦编码器的C-信号输出端的电压信号经过电阻R10和电阻R15分压后输出到比较器U1。
步骤S120，将分压后的所述电压信号输出给比较模块，其中比较模块的基准端输入比较电压。
请结合图3。比较器U1、比较器U2、比较器U3、比较器U4的基准端同时接比较电压。其中，比较器U1的输入端接正余弦编码器的C-信号输出端的分压后的电压信号。比较器U2的输入端接正余弦编码器的C+信号输出端的分压后的电压信号。比较器U3的输入端接正余弦编码器的D-信号输出端的分压后的电压信号。比较器U4的输入端接正余弦编码器的D+信号输出端的分压后的电压信号。
步骤S130，将分压后的所述电压信号与所述比较电压进行比较，根据比较结果输出对应的电平信号。
具体的，比较模块接收到分压后的电压信号后，将其与比较电压进行比较，并根据比较结果对应输出高低电平信号。
步骤S140，根据所述比较模块输出的电平信号判断所述正余弦编码器信号输出端是否断线，若分压后的电压信号大于所述比较电压，则所述比较模块输出高电平，则判断所述正余弦编码器正常；若所述分压后的电压信号小于所述比较电压，则所述比较模块输出低电平，则判断所述正余弦编码器断线。
具体的，比较模块包括比较器U1、比较器U2、比较器U3、比较器U4，即只要有一个比较器输出低电平信号，则处理器判断正余弦编码器断线。
正余弦编码器断线检测方法还包括检测C相信号输出端和D相信号输出端一周期内的信号值；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值小于下限阈值A1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值大于上限阈值B1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线。
分压模块包括电阻R10、电阻R15、电阻R11、电阻16、电阻R12、电阻R17、电阻R13和电阻R18；所述比较模块包括比较器U1、比较器U2、比较器U2、比较器U4。
所述电阻R10和电阻R15用于对所述C+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U1。
所述电阻R11和电阻R16用于对所述C-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U2。
所述电阻R12和电阻R17用于对所述D+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U3。
电阻R13和电阻R18用于对所述D-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U4。
上述正余弦编码器断线检测方法通过直接判断正余弦编码器信号输出端的电压信号在分压后与比较电压的大小，就能够判断正余弦编码器信号输出端是否断线。使得计算量少，检测速度快，且硬件成本低。
一种正余弦编码器断线检测系统，包括分压模块201、比较模块202和处理器203。
所述分压模块201用于将正余弦编码器信号输出端的电压信号进行分压，并将将分压后的所述电压信号输出给所述比较模块202，其中，所述比较模块202的基准端输入比较电压。
所述比较模块202用于根据分压后的所述电压信号与所述比较电压输出对应的电平信号。
所述处理器203用于根据所述比较模块202输出的电平信号判断所述正余弦编码器信号输出端是否断线，若分压后的电压信号大于所述比较电压，则所述比较模块202输出高电平，则判断所述正余弦编码器正常；若所述分压后的电压信号小于所述比较电压，则所述比较模块202输出低电平，则判断所述正余弦编码器断线。
正余弦编码器信号输出端包括C相信号输出端和D相信号输出端。
正余弦编码器断线检测系统还包括与所述处理器连接的相信号检测模块204，所述相信号检测模块204用于检测C相信号输出端和D相信号输出端一周期内的信号值；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值小于下限阈值A1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值大于上限阈值B1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线。
所述C相信号输出端包括C+信号输出端、C-信号输出端，所述D相信号输出端包括D+信号输出端、D-信号输出端。
分压模块201包括电阻R10、电阻R15、电阻R11、电阻16、电阻R12、电阻R17、电阻R13和电阻R18；所述比较模块202包括比较器U1、比较器U2、比较器U2、比较器U4。
所述电阻R10和电阻R15用于对所述C+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U1。
所述电阻R11和电阻R16用于对所述C-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U2。
所述电阻R12和电阻R17用于对所述D+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U3。
所述电阻R13和电阻R18用于对所述D-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U4。
基于上述所有实施例，正余弦编码器断线检测方法和系统的工作原理如下：
以C-信号输出端为例，正余弦编码器C-信号输出端的电压信号经过电阻R10和电阻R15分压后送入比较器U1。当正余弦编码器接线正常时，C-信号输出端分压后的电压信号大于比较电压，比较器U1输出端高电平。当正余弦编码器接线异常时，如正余弦编码器C-信号输出端接线断开时，C-信号输出端分压后的电压信号小于比较电压，比较器U1输出端低电平。处理器203接收到该低电平后判断正余弦编码器断线故障。请结合图3，4个比较器电路组成了或关系，只要C-信号输出端、C+信号输出端、D-信号输出端、D+信号输出端任一信号接线异常时，比较器输出电平状态立即改变，并将低电平输出给处理器203。
在确定C相信号输出端或D相信号输出端出现断线时，需要进一步确定是哪相信号输出端出现断线。因此，需要C相信号和D相信号进行采样，具体为C、D相信号正常转一周其信号值变化范围。如果检测到的任意一项信号值小于下限阈值A1，或者大于上限阈值B1则说明采样数据异常。为了兼容硬件信号差异性，下限阈值A1会降低，上限阈值B1会增大。而当检测的信号值超过设定范围时，则能够确定是C相还是D相信号接线出现断线。
经过上述方法和系统处理后，可以快速、方便的检测正余弦编码器C、D相信号接线的断线情况以及正余弦编码器C、D相信号出现异常情况。
上述正余弦编码器断线检测方法和系统通过对正余弦编码器信号输出端的电压信号进行分压后，再同比较模块202的比较电压进行比较。若分压后的电压信号大于比较电压，则比较模块202输出高电平，则判断正余弦编码器正常；分压后的电压信号小于比较电压，则比较模块202输出低电平，则判断正余弦编码器断线。因而，仅需要判断正余弦编码器信号输出端的电压信号在分压后与比较电压的大小，就能够判断正余弦编码器信号输出端是否断线。因此上述正余弦编码器断线检测方法和系统检测正余弦编码器信号输出端是否断线简便快速，无需复杂的信号处理过程。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种正余弦编码器断线检测方法，包括以下步骤：
检测正余弦编码器信号输出端的电压信号，并对所述电压信号进行分压；
将分压后的所述电压信号输出给比较模块，其中比较模块的基准端输入比较电压；
将分压后的所述电压信号与所述比较电压进行比较，根据比较结果输出对应的电平信号；
根据所述比较模块输出的电平信号判断所述正余弦编码器信号输出端是否断线：若分压后的电压信号大于所述比较电压，则所述比较模块输出高电平，则判断所述正余弦编码器正常；若所述分压后的电压信号小于所述比较电压，则所述比较模块输出低电平，则判断所述正余弦编码器断线。
2.根据权利要求1所述的正余弦编码器断线检测方法，其特征在于，所述正余弦编码器信号输出端包括C相信号输出端和D相信号输出端。
3.根据权利要求2所述的正余弦编码器断线检测方法，其特征在于，还包括检测C相信号输出端和D相信号输出端一周期内的信号值；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值小于下限阈值A1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值大于上限阈值B1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线。
4.根据权利要求2或3所述的正余弦编码器断线检测方法，其特征在于，所述C相信号输出端包括C+信号输出端、C-信号输出端，所述D相信号输出端包括D+信号输出端、D-信号输出端。
5.根据权利要求4所述的正余弦编码器断线检测方法，其特征在于，所述分压模块包括电阻R10、电阻R15、电阻R11、电阻16、电阻R12、电阻R17、电阻R13和电阻R18；所述比较模块包括比较器U1、比较器U2、比较器U3、比较器U4；
所述电阻R10和电阻R15用于对所述C+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U1；
所述电阻R11和电阻R16用于对所述C-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U2；
所述电阻R12和电阻R17用于对所述D+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U3；
所述电阻R13和电阻R18用于对所述D-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U4。
6.一种正余弦编码器断线检测系统，其特征在于，包括分压模块、比较模块和处理器；
所述分压模块用于将正余弦编码器信号输出端的电压信号进行分压，并将将分压后的所述电压信号输出给所述比较模块，其中，所述比较模块的基准端输入比较电压；
所述比较模块用于根据分压后的所述电压信号与所述比较电压输出对应的电平信号；
所述处理器用于根据所述比较模块输出的电平信号判断所述正余弦编码器信号输出端是否断线，若分压后的电压信号大于所述比较电压，则所述比较模块输出高电平，则判断所述正余弦编码器正常；若所述分压后的电压信号小于所述比较电压，则所述比较模块输出低电平，则判断所述正余弦编码器断线。
7.根据权利要求6所述的正余弦编码器断线检测系统，其特征在于，所述正余弦编码器信号输出端包括C相信号输出端和D相信号输出端。
8.根据权利要求7所述的正余弦编码器断线检测系统，其特征在于，还包括与所述处理器连接的相信号检测模块，所述相信号检测模块用于检测C相信号输出端和D相信号输出端一周期内的信号值；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值小于下限阈值A1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线；若检测到周期内C相信号输出端或D相信号输出端任一信号值大于上限阈值B1，则判断所述C相信号输出端或D相信号输出端断线。
9.根据权利要求7或8所述的正余弦编码器断线检测系统，其特征在于，所述C相信号输出端包括C+信号输出端、C-信号输出端，所述D相信号输出端包括D+信号输出端、D-信号输出端。
10.根据权利要求9所述的正余弦编码器断线检测系统，其特征在于，所述分压模块包括电阻R10、电阻R15、电阻R11、电阻16、电阻R12、电阻R17、电阻R13和电阻R18；所述比较模块包括比较器U1、比较器U2、比较器U3、比较器U4；
所述电阻R10和电阻R15用于对所述C+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U1；
所述电阻R11和电阻R16用于对所述C-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U2；
所述电阻R12和电阻R17用于对所述D+信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U3；
所述电阻R13和电阻R18用于对所述D-信号输出端的电压信号进行分压并输出给比较器U4。
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