CN105974256B - 正余弦编码器断线检测方法 - Google Patents

Abstract

一种正余弦编码器断线检测系统、方法及差分放大电路，包括：放大模块，用于接收正余弦编码器输出的正余弦差分信号，并将所述正余弦差分信号合成放大，得到模拟量信号；电压跟随模块，用于对所述模拟量信号进行滤波降噪；控制器接收滤波降噪后的模拟量信号；判断所述模拟量信号是否在预设值区间内，如果所述模拟量信号不在所述预设区间内，则判断为所述正余弦编码器断线。本发明降低了正余弦编码器断线检测硬件电路设计复杂度，简化了正余弦编码器断线检测系统硬件电路的设计，优化了正余弦编码器断线检测，同时降低了正余弦编码器断线检测系统的成本。

Description

正余弦编码器断线检测方法

技术领域

本发明涉及电子检测领域，具体涉及到一种正余弦编码器断线检测方法。

背景技术

正余弦编码器适用于永磁同步电机的闭环矢量控制系统，常用于伺服驱动、电梯控制等系统正余弦编码器输出A相、B相、C相、D相等正余弦差分信号，每相信号都由两路信号组成即A+、A-、B+、B-、C+、C-、D+、D-信号。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，会对永磁同步电机正常启动带来不良的影响，有时候甚至会飞车，同时A相、B相信号是速度反馈信号，A+、A-、B+、B-信号出现断线也会对永磁同步电机的闭环矢量控制造成不良的影响，故而正余弦编码器的断线检测方法尤为重要。现有的正余弦编码器断线检测通常由硬件电路将正余弦编码器输出的电压分压，分压后的电压与标准电压进行电压比较，从而检测判断正余弦编码器是否断线。然而由硬件电路检测正余弦编码器断线的系统通常会导致硬件电路设计复杂，成本高。

如何降低正余弦编码器断线检测硬件电路设计复杂度，优化正余弦编码器断线检测成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何降低正余弦编码器断线检测硬件电路设计复杂度，优化正余弦编码器断线检测。

为此，根据第一方面，本发明实施例提供了一种用于正余弦编码器的差分放大电路，包括：

放大模块，用于接收正余弦编码器输出的正余弦差分信号，并将正余弦差分信号合成放大，得到模拟量信号；电压跟随模块，用于对模拟量信号进行滤波降噪。

优选地，用于正余弦编码器的差分放大电路还包括：滤波模块，用于连接至放大模块和正余弦编码器之间，滤波模块用于对正余弦编码器输出的正余弦差分信号进行滤波降噪，得到滤波降噪后的正余弦差分信号；放大模块接收滤波模块滤波降噪后的正余弦差分信号。

根据第二方面，本发明实施例还提供了一种正余弦编码器断线检测系统，包括：

多对用于正余弦编码器的差分放大电路，用于分别连接至正余弦编码器的正余弦信号输出端，以分别将正余弦编码器的各对正余弦信号输出端的差分信号转换成与各对差分信号一一对应的各路模拟量信号；控制器，用于接收各路模拟量信号，并根据各路模拟量信号来检测正余弦编码器是否存在断线。

根据第三方面，本发明实施例还提供了一种正余弦编码器断线检测方法，包括如下步骤：

接收正余弦编码器的模拟量信号；判断模拟量信号是否在预设值区间内，如果模拟量信号不在预设区间内，则判断为正余弦编码器断线。

优选地，模拟量信号包括：A相模拟量信号、B相模拟量信号、C相模拟量信号和D相模拟量信号；如果模拟量信号在预设区间内，则检测方法还包括：根据A相模拟量信号和B相模拟量信号得到速度比较信号；根据C相模拟量信号和D相模拟量信号得到角度比较信号；根据速度比较信号和角度比较信号判断编码器是否存在断线。

优选地，根据速度比较信号和角度比较信号判断编码器是否存在断线包括：判断速度比较信号和角度比较信号是否在预设范围；如果速度比较信号不在第一预设范围内，或者角度比较信号不在第二预设范围内，则判断为正余弦编码器断线。

优选地，根据A相模拟量信号和B相模拟量信号得到速度比较信号包括：计算A相模拟量信号和B相模拟量信号电压的差得到速度比较信号；根据C相模拟量信号和D相模拟量信号得到角度比较信号包括：计算C相模拟量信号和D相模拟量信号电压的差得到角度比较信号。

优选地，如果速度比较信号和角度比较信号在预设范围内，则还包括：根据A相模拟量信号和B相模拟量信号得到速度反馈角度；判断速度反馈角度是否等于理论角度；如果速度反馈角度不等于理论角度，则判断为正余弦编码器断线。

优选地，理论角度采用如下步骤求取：根据C相模拟量信号和D相模拟量信号得到正余弦编码器的转子的角度位置；将转子的角度位置对标准化机械角度进行求余运算得到理论角度。

优选地，模拟量信号包括：A相模拟量信号、B相模拟量信号、C相模拟量信号和D相模拟量信号；判断模拟量信号是否在预设值区间内，如果模拟量信号不在预设区间内，则判断为正余弦编码器断线包括：判断A相模拟量信号与B相模拟量信号是否正交，以及C相模拟量信号与D相模拟量信号是否正交；如果A相模拟量信号与B相模拟量信号不正交，和/或C相模拟量信号与D相模拟量信号不正交，则模拟量信号不在预设区间内，则正余弦编码器断线。

本发明实施例提供的正余弦编码器断线检测方法，通过正余弦差分放大电路将正余弦编码器输出的正余弦差分信号转换成模拟量信号，传送至控制器，控制器通过判断接收到的模拟量信号是否在预设区间，来确定正余弦编码器是否断线。当模拟量信号不在预设区间时，正余弦编码器断线。通过控制器处理经过转换得到的模拟量信号判断正余弦编码器短线，降低了正余弦编码器断线检测硬件电路设计复杂度，简化了正余弦编码器断线检测系统硬件电路的设计，优化了正余弦编码器断线检测，同时降低了正余弦编码器断线检测系统的成本。

作为优选的技术方案，通过分别判断速度反馈信号或角度反馈信号中两相信号是否正交，来检测正余弦编码器断线，速度反馈信号或角度反馈信号中两相信号至少其中一对不正交时，则正余弦编码器断线。这样可以可靠的检测出正余弦编码器的断线，使检测系统和方法更加完整，有效的防止了系统误报和漏检。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例1的正余弦编码器差分放大电路的电路图；

图2示出了本发明实施例3的正余弦编码器断线检测方法的流程图；

图3示出了本发明实施例3的正余弦编码器断线情况区间分布图；

图4示出了本发明实施例3的正余弦编码器断线情况区间重新分布图；

图5示出了本发明实施例3的正余弦编码器正交脉冲信号产生原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供了一种正余弦差分放大电路，其可以用于将正余弦编码器输出的正余弦差分信号转换成模拟量信号。如图1所示，该电路可以包括：放大模块1、电压跟随模块2，其中：

放大模块1，接收正余弦编码器输出的正余弦差分信号，并将该信号放大，得到模拟量信号。在具体实施例中，作为例子，该放大模块1包括：第一运算放大器U1的反相输入端与第二电阻R2的第一端、第二电容C2的第一端、第五电阻R5的第一端、第五电容C5的第一端连接；第一运算放大器U1的同相输入端与第三电阻R3的第一端、第三电容C3的第一端、第四电阻R4的第一端、第四电容C4的第一端连接；第一运算放大器U1的输出端与第五电阻R5的第二端、第五电容C5的第二端连接；第二电阻R2的第二端与第一电容C1的第一端连接；第三电阻R3的第二端与第一电容C1的第二端连接；第二电容C2的第二端、第三电容C3的第二端接地GND；第四电阻R4的第二端、第四电容C4的第二端接入基准电压V_ref。

电压跟随模块2，连接在放大模块下一级并接收模拟量信号后，将得到的模拟量信号滤波整形，降低模拟量信号的噪声，提高模拟量信号的精度。在具体实施例中，作为例子，该电压跟随模块2可以包括：第二运算放大器U2的反相输入端与第二运算放大器U2的输出端、第七电容C7的第一端和第八电阻R8的第一端连接；第二运算放大器U2的同相输入端与第七电阻R7的第一端和第八电容C8的第一端连接；第七电阻R7的第二端与第七电容C7的第二端和第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与第一运算放大器U1的输出端连接；第八电阻R8的第二端为正余弦差分放大电路的输出端V_o并且与所示第九电容C9的第一端连接，第八电容C8的第二端和第九电容C9的第二端接地GND。

正余弦编码器输出的正余弦差分信号，在经过放大模块1得到模拟量信号，该模拟量信号可能带有噪声交流信号和其他一些谐波。而后，经由电压跟随模块2去除噪声交流信号和其他一些谐波，输出得到噪声很小，波形标准的正余弦模拟量信号，能使正余弦断线检测系统在检测过程中减少出错的概率。

在优选的实施例中，正余弦编码器的差分放大电路还可以包括如图1所示的滤波模块3，滤波模块3连接至所述放大模块1和正余弦编码器之间，输入端与正余弦编码器的输出端相连，用于接收正余弦编码器输出端输出的正余弦差分信号V+、V-，正余弦差分信号输入滤波模块3后滤波模块3将正余弦差分信号进行滤波降噪，以得到更为标准的正余弦信号，提高信号的精度。在具体实施例中，该滤波模块3可以包括：第一电感L1的第一端为正余弦差分放大电路的第一输入端V_-，第一电感L1的第二端与第一电阻(R1)的第一端和第一电容C1的第一端连接；第二电感L2的第一端为正余弦差分放大电路的第二输入端V₊，第二电感L2的第二端与第一电阻R1的第二端和第一电容C1的第二端连接。本实施例所列出的滤波电路为LRC(电感、电阻、电容组合)滤波电路，然而其他合适的滤波电路可以。正余弦编码器输出的正余弦差分信号经过滤波模块3后去除了正余弦差分信号中一部分不必要的交流信号和其他一些谐波得到初次降噪的正余弦差分信号，为放大模块1提供了较为平稳的正余弦差分信号。

正余弦编码器输出的正余弦差分信号通过上述的正余弦编码器的正余弦差分电路，可以将其合成放大，得到更为精准的正余弦模拟量信号。

作为优选实施例，正余弦编码器输出的信号可以为四相正余弦差分信号：A相正余弦差分信号、B相正余弦差分信号、C相正余弦差分信号、D相正余弦差分信号,其中，A相正余弦差分信号、B相正余弦差分信号是正余弦编码器速度的反馈信号，在具体的实施例中，通过差分放大电路合成放大后得到的A相模拟量信、B相模拟量信号代表正余弦编码速度反馈信号，C相正余弦差分信号、D相正余弦差分信号用来确定正余弦编码器转子的位置，故代表正余弦编码器转子的角度位置反馈信号，通过差分放大电路合成放大后得到的C相模拟量信、D相模拟量信号代表正余弦编码转子的角度位置反馈信号，其中每相差分信号由两路信号组成，即A₊、A_-、B₊、B_-、C₊、C_-、D₊和D_-信号。正余弦编码器输出的A₊、A_-、B₊、B_-、C₊、C_-、D₊和D_-信号的电压可以用以下公式表示：

U_A+＝(V_ref1+asinα)V U_A+＝(V_ref1-asinα)V

U_C+＝(V_ref1+asinβ)V U_C+＝(V_ref1-asinβ)V

其中，V_ref1正余弦编码器输出的差分信号的基准电压，a为正余弦编码器的固有系数，α为正余弦编码器A相信号和B相信号的反馈角度，亦即正余弦编码器的速度反馈角度，β为C相信号和D相信号的反馈角度，亦即正余弦编码器转子的角度位置。

在优选的实施例中，正余弦编码器输出的A相正余弦差分信号、B相正余弦差分信号、C相正余弦差分信号和D相正余弦差分信号经过如图1所示的电路图，输出的A相模拟量信号A_i、B相模拟量信号B_i、C相模拟量信号C_i和D相模拟量信号D_i的电压为：

由上述公式可得正余弦编码器速度反馈角度α，正余弦编码器转子的角度位置β分别为：

其中，V_ref为正余弦编码器的差分放大电路的基准电压。

正余弦编码器输出的正余弦差分信号经过正余弦差分放大电路后，等到噪音较小，较为精准的正余弦差分输出信号A_i、B_i、C_i和D_i，减少了后续判断正余弦编码器断线出错的概率，提高判断的准确性。

实施例2

本实施例提供了一种正余弦编码器断线检测系统，该系统包括：实施例1中示出的多对正余弦编码器的差分放大电路和控制器。其中：

多对正余弦编码器的差分放大电路用于连接至正余弦编码器的正余弦差分信号输出端，分别将正余弦编码器的各对正余弦差分信号转换成与各对差分信号一一对应的各路模拟量信号，在具体的实施例中正余弦编码器的差分放大电路可以为4对，然而更多或更少的正余弦差分放大电路也是可行的，正余弦编码器差分放大电路将正余弦编码器输出的A相正余弦差分输出信号A₊、A_-这一对信号转换成A相模拟量信号A_i；将正余弦编码器输出的B相正余弦差分输出信号B₊、B_-这一对信号转换成B相模拟量信号B_i；将正余弦编码器输出的C相正余弦差分输出信号C₊、C_-这一对信号转换成C相模拟量信号C_i；将正余弦编码器输出的D相正余弦差分输出信号D₊、D_-这一对信号转换成D相模拟量信号D_i。

控制器例如可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor简称DSP)，也可以是其他数字信号处理器，数字信号处理器中可以包括数字采样功能，以读取控制器所接收的正余弦模拟量信号的电压值，在具体的实施例中数字采样的频率与所用控制器的固有属性有关，不同的控制器有不同的采样频率。接收各路模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i。将接收到的各路模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i进行相应的处理，以此来判断编码器是否断线。

正余弦编码器输出的正余弦差分信号经过正余弦编码器的差分放大电路得到控制器可用的正余弦模拟量信号，在经过控制器内部对正余弦模拟量信号处理能精确的检测到正余弦编码器是否断线，这样经过控制器检测编码器是否断线，使检测更为精准，同时省去了传统检测中的分压电路，是硬件电路更加简洁，降低了检测系统的成本。

实施例3

本实施例提供了一种正余弦编码器断线检测方法，该方法适用于实施例2中的正余弦编码器断线检测系统中的控制器，如图2所示，该方法包括如下步骤：

S10.接收正余弦编码器的模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i。请参考图1，信号转换模块将正余弦编码器输出的四相正余弦差分信号经过滤波、合成放大、信号整形转换成四相模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i，在具体实施例中，可以同时接收四相模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i。

S20.对接收到的模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i进行多次数字采样。在具体的实施例中，在接收到四相模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i后，先分别对四相模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i进行模数转换，将连续的正余弦模拟量信号转换成离散型的数字量信号，再对该数字量信号进行采样，以读取四相模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i的电压值。

S30.判断四相模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i的电压值是否在预设区间内，如果四相模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i的电压值不在预设区间内，则正余弦编码器断线。在具体的实施例中，正余弦编码器的差分放大电路得出的四相模拟量信号Ai、Bi、Ci和Di的电压U_Ai、U_Bi、U_Ci和U_Di公式：

由于-1≤sinα≤1、-1≤cosα≤1，所以四相模拟量信号A_i、B_i、C_i和D_i的电压U_Ai、U_Bi、U_Ci和U_Di的值都大于等于小于等于即预设区间可以是

根据上述预设区间可以判断模拟量信号的电压值如果不在上述预设区间则正余弦编码器断线。如果模拟量信号的电压值在预设区间，则进入S40步骤。

S40.根据A相模拟量信号A_i和B相模拟量信号B_i得到速度比较信号。根据C相模拟量信号C_i和D相模拟量信号D_i得到角度比较信号，判断速度比较信号与角度比较信号是否在相对应的预设范围内，如果速度比较信号和/或角度比较信号不在相对应的预设范围内，则正余弦编码器断线，具体地：

在具体的实施例中A相模拟量信号A_i和B相模拟量信号B_i代表正余弦编码器的速度反馈信号，C相模拟量信号C_i和D相模拟量信号D_i代表正余弦编码器转子位置的角度的信号。

在具体的实施例中，计算A相模拟量信号A_i与B相模拟量信号B_i的电压差，得到速度比较信号的值U_Ai-U_Bi，计算C相模拟量信号C_i与D相模拟量信号D_i的电压差，得到角度比较信号的值U_Ci-U_Di；判断速度比较信号的值U_Ai-U_Bi是否在第一预设范围内，判断角度比较信号的值U_Ci-U_Di是否在第二预设范围内；如果速度比较信号的值U_Ai-U_Bi不在第一预设范围内或角度比较信号的值U_Ci-U_Di不在第二预设范围内，或同时满足速度比较信号的值U_Ai-U_Bi不在第一预设范围内和角度比较信号的值U_Ci-U_Di不在第二预设范围内，则正余弦编码器断线。在优选的实施例中，第一预设范围和第二预设范围可以相同，也可以不相同。

根据实施例1的四相模拟量信号电压的公式可知速度比较信号的值和角度比较信号的值的公式：

在具体的实施例中四相信号对应的四个电路中对应部分的电阻可以相同也可以不相同，在本步骤中以A相信号和B相信号的差分放大电路中相对应的电阻相同，以C相信号和D相信号的差分放大电路中相对应的电阻相同进行说明。

由于-1≤sinα≤1、-1≤cosα≤1，根据上述公式可知，速度比较信号对应的第一预设范围为：大于或等于小于或等于

同样，根据上述公式可知，角度比较信号对应的第二预设范围为：大于或等于小于或等于

根据上述判断可知，如果同时满足速度比较信号的值U_Ai-U_Bi在第一预设范围内，角度比较信号的值U_Ci-U_Di在第二预设范围内，则进入S50步骤。

S50.根据A相模拟量信号A_i和B相模拟量信号B_i得到正余弦编码器速度反馈角度α，判断速度角度α的实际值与速度反馈角度的理论值γ是否相等，如果速度反馈角度α的实际值不等于速度反馈角度的理论值γ，则正余弦编码器断线。速度反馈角度α公式在实施例1中已列出，速度反馈角度α为：

在具体的实施例中，在控制器采集A相模拟量信号A_i和B相模拟量信号B_i电压时可以得到正余弦编码器速度反馈角度α的实际值。

根据C相模拟量信号C_i和D相模拟量信号D_i得到正余弦编码器的转子的角度位置β，转子的角度位置β公式在实施例1中已列出，转子的角度位置β为：

在具体的实施例中，在采集C相模拟量信号C_i和D相模拟量信号D_i的电压时，可以得到正余弦编码器的转子的角度位置β的实际值。

在具体的实施例中，通过正余弦编码器的转子的角度位置β的实际值计算得到正余弦编码器速度反馈角度α的理论值γ。在具体的实施例中，正余弦编码器的线数例如可以是2048根，正余弦编码器还可以是线数为1024、4096或有其他线数的正余弦编码器，以2048线数的正余弦编码器为例，电机转动一圈对应2048个A相信号与B相信号即速度反馈信号周期，而C相信号与D相信号代表正余弦编码器转子角度位置，即一个C相、D相信号周期为2048个A相、B相信号即速度反馈信号周期，即可计算出每个周期的A相、B相信号即速度反馈信号对应的标准化的机械角度，例如(可以用θ表示)正余弦编码器的转子转一周，对应的机械角度为360°，对应的A相、B相信号2048个周期，每个周期对应的标准化的机械角度为则可以利用转子的角度位置β实际值通过对一个周期速度反馈信号对应的标准化的机械角度θ进行求余运算，可以得出速度反馈角度的理论值，例如可以用γ表示，即可以通过判断速度反馈角度α的实际值与通过转子的角度位置β实际值计算出速度反馈角度的理论值γ对比，如果速度反馈角度α的实际值与速度反馈角度的理论值γ的值相差很大，则正余弦编码器断线。在具体的实施例中，在正余弦编码器无断线的情况下，由于电信号会有波动，所以计算出的理论值与读取的实际值之间可以存在一定的误差，本领域技术人员应当理解，α与γ的值不是绝对的相等，该误差在一定范围内可以认为编码器线并未断线，在具体实施例中，该误差可以根据经验确定。

在本实施例中，通过判断接收的模拟量信号的电压值是否在预设区间内，如果接收的模拟量信号的电压值不在预设区间内，则正余弦编码器断线；如果接收的模拟量信号的电压值在预设区间内，继续判断速度比较信号与角度比较信号是否在相对应的预设范围内，如果速度比较信号与角度比较信号至少一个不在相对应的预设范围内，则正余弦编码器断线；如果速度比较信号与角度比较信号都在相对应的预设范围内，则继续判断速度反馈信号的反馈角度的实际值是否与计算得到的理论值相等，如果速度反馈信号的反馈角度的实际值是与计算得到的理论值不相等，则正余弦编码器断线；可以精确判断出正余弦编码器断线，通过控制器来判断正余弦编码器的断线，降低了正余弦编码器断线检测硬件电路设计复杂度，优化了正余弦编码器断线检测方法。

在优选的实施例中，防止上述方法存在误判，本实施例还增加了如下判断方法：判断A相模拟量信号A_i与B相模拟量信号B_i是否正交，判断C相模拟量信号C_i与D相模拟量信号D_i是否正交，如果A相模拟量信号A_i与B相模拟量信号B_i或C相模拟量信号C_i与D相模拟量信号D_i不正交，或同时满足A相模拟量信号A_i与B相模拟量信号B_i不正交和C相模拟量信号C_i与D相模拟量信号D_i不正交，则正余弦编码器断线。例如可以判断A相模拟量信号A_i与B相模拟量信号B_i是否满足当B相模拟量信号的电压等于中心值时，A相模拟量信号A_i的电压值是否等于峰值或A相模拟量信号A_i的电压值是否等于谷值，判断C相模拟量信号C_i与D相模拟量信号D_i是否满足当D相模拟量信号的电压等于中心值时，C相模拟量信号C_i的电压值是否等于峰值或C相模拟量信号C_i的电压值是否等于谷值；当B相模拟量信号B_i的电压等于中心值，A相模拟量信号A_i的电压值不等于峰值或谷值或当D相模拟量信号D_i的电压等于中心值，C相模拟量信号C_i的电压值不等于峰值或谷值，或同时满足当B相模拟量信号B_i的电压等于中心值，A相模拟量信号A_i的电压值不等于峰值或谷值和当D相模拟量信号D_i的电压等于中心值，C相模拟量信号C_i的电压值不等于峰值或谷值，则正余弦编码器断线。

在具体的实施例中，A相、B相、C相和D相模拟量信号的中心值等于正余弦编码器的差分放大电路的基准电压值V_ref，但由于采样频率及电压波动的限定，本领域人员应当理解这里的等于不是绝对的等于。

编码器断线的情况以图3所示为例进行说明，当B相信号有断线时，B相模拟量信号B_i在中心值左右，当D相信号有断线时，D相模拟量信号D_i在中心值左右。例如图3所示阴影部分，在进行对A模拟量信号A_i数字取样时或者在进行对C模拟量信号C_i数字取样时，在区间1、区间3、和区间5的电压值不是峰值或谷值，则能判断出正余弦编码断线，在区间2、区间4不能判断出故障。由于区间2、区间4所占的比例很小，所以只需编码器转过很小的角度就可以检测出正余弦编码器是否断线。例如正余弦编码器在电梯的应用中，正余弦编码器转过很小的角度对应的电梯轿厢移动的距离为：

其中，d为电梯拽引轮直径，K为电梯吊挂比，δ为区间2或区间4的角度。

由于系统中含有低通滤波电路，正余弦编码器转速越快，正余弦编码器输出正余弦信号的电压的幅值就会减小，可能在区间1、区间3、区间5也会存在误判。

基于上述原因，本实施例还提供了一种优选的实施例，如图4所示对检测区间经行重新划分，其中，区间1+区间5＝区间2＝区间3＝区间4＝90°，同时为保证每个模拟量信号周期T内均能采样到区间1、区间3、区间5内的电压值，则要求模拟量信号的周期T大于编码器的采样周期的4倍。本实施例中，正余弦编码器最大转速可以是：

其中n为正余弦编码器的线数，例如可以是1024、2048或其他线数的正余弦编码器，T为模拟量信号的周期。当正余弦编码器的转速小于时可以可靠的检测出A相信号、B相信号断线，而不受硬件电路的影响。

在优选的实施例中，当正余弦编码器的转速大于时，检测A相模拟量信号A_i与B相模拟量信号B_i是否正交，检测C相模拟量信号C_i与D相模拟量信号D_i是否正交，如果检测到A相模拟量信号A_i与B相模拟量信号B_i不正交或检测到C相模拟量信号C_i与D相模拟量信号D_i不正交，或同时满足检测到A相模拟量信号A_i与B相模拟量信号B_i不正交和检测到C相模拟量信号C_i与D相模拟量信号D_i不正交，则正余弦编码器断线。

具体的，由正余弦编码器差分放大电路得到的模拟量信号经过如图5所示的模数转换电路，在本实施例中，模拟量信号可以用如图5所示的V_i表示，将模拟量信号V_i转换成正交的脉冲信号SCA。在具体的实施例中，图5所示的模数转换电路可以包括：电压比较模块100，第一整形模块200和第二整形模块300。

具体的，电压比较模块100将模拟量信号与正余弦编码器的差分放大电路的基准电压V_ref的经行比较，当模拟量信号V_i的电压大于基准电压V_ref时电压比较模块得到高电平，当模拟量信号V_i的电压小于基准电压V_ref时电压比较模块得到低电平。得到的高、低电平脉冲信号经过第一整形模块200和第二整形模块300后输出标准的正交脉冲信号SCA。

具体的，控制器接收到脉冲信号SCA后，检测所接收到A相脉冲信号SCA_A与B相脉冲信号SCA_B是否正交，检测所接收到的C相脉冲信号SCA_C与D相脉冲信号SCA_D是否正交，如果A相脉冲信号SCA_A和B相脉冲信号SCA_B不正交或C相脉冲信号SCA_C与D相脉冲信号SCA_D不正交，或同时满足A相脉冲信号SCA_A和B相脉冲信号SCA_B不正交和C相脉冲信号SCA_C与D相脉冲信号SCA_D不正交，则正余弦编码器断线。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种正余弦编码器断线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收正余弦编码器的模拟量信号；

判断所述模拟量信号是否在预设值区间内，如果所述模拟量信号不在所述预设区间内，则判断所述正余弦编码器断线；

所述模拟量信号包括：A相模拟量信号(A_i)、B相模拟量信号(B_i)、C相模拟量信号(C_i)和D相模拟量信号(D_i)；

如果所述模拟量信号在所述预设区间内，则还包括：

根据所述A相模拟量信号(A_i)和所述B相模拟量信号(B_i)得到速度比较信号；

根据所述C相模拟量信号(C_i)和所述D相模拟量信号(D_i)得到角度比较信号；

根据所述速度比较信号和所述角度比较信号判断所述编码器是否存在断线。

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，所述根据所述速度比较信号和所述角度比较信号判断所述编码器是否存在断线包括：

判断所述速度比较信号和所述角度比较信号是否在预设范围内；

如果所述速度比较信号不在第一预设范围内，或者所述角度比较信号不在第二预设范围内，则判断为所述正余弦编码器断线。

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，

所述根据所述A相模拟量信号(A_i)和所述B相模拟量信号(B_i)得到速度比较信号包括：计算所述A相模拟量信号(A_i)和所述B相模拟量信号(B_i)电压的差得到所述速度比较信号；

所述根据所述C相模拟量信号(C_i)和所述D相模拟量信号(D_i)得到角度比较信号包括：计算所述C相模拟量信号(C_i)和所述D相模拟量信号(D_i)电压的差得到所述角度比较信号。

4.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，如果所述速度比较信号和所述角度比较信号在预设范围内，则还包括：

根据所述A相模拟量信号(A_i)和所述B相模拟量信号(B_i)得到速度反馈角度(α)；

判断所述速度反馈角度(α)是否等于理论角度(γ)；

如果所述速度反馈角度(α)不等于所述理论角度(γ)，则判断为所述正余弦编码器断线。

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，所述理论角度(γ)采用如下步骤求取：

根据所述C相模拟量信号(C_i)和所述D相模拟量信号(D_i)得到所述正余弦编码器的转子的角度位置(β)；

将所述转子的角度位置(β)对标准化机械角度(θ)进行求余运算得到所述理论角度(γ)。

6.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，所述模拟量信号包括：A相模拟量信号(A_i)、B相模拟量信号(B_i)、C相模拟量信号(C_i)和D相模拟量信号(D_i)；

所述判断所述模拟量信号是否在预设值区间内，如果所述模拟量信号不在所述预设区间内，则判断为所述正余弦编码器断线包括：

判断所述A相模拟量信号(A_i)与所述B相模拟量信号(B_i)是否正交，以及所述C相模拟量信号(C_i)与所述D相模拟量信号(D_i)是否正交；

如果所述A相模拟量信号(A_i)与所述B相模拟量信号(B_i)不正交，和/或所述C相模拟量信号(C_i)与所述D相模拟量信号(D_i)不正交，则所述模拟量信号不在所述预设区间内，则所述正余弦编码器断线。