CN106655917B - 修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法 - Google Patents

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Abstract

修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法通过针对涡轮增设一个位移检测传感器，并设定涡轮上配设的位移检测传感器获得的脉冲计数与蜗杆轴上配设的位移传感器的脉冲计数的函数关系，即蜗杆轴的位移检测传感器输出的脉冲计数等于涡轮的位移检测传感器输出的脉冲计数减去一之后的n倍与m之和，其中，n为涡轮齿数，m为涡轮位移检测传感器输出第一个脉冲时，蜗杆轴位移检测传感器输出的脉冲计数，m为小于涡轮的齿数n的正整数，在涡轮减速马达出现限位偏离时，使用所述函数对在蜗杆轴上配设的位移检测传感器输出的脉冲计数进行比对并修正，从而能够确保车库门的限位准确可靠。

Description

修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法
技术领域
本发明涉及马达编码器技术领域，具体涉及用于车库门的涡轮减速式驱动马达的编码器，尤其涉及能够对涡轮减速马达转子位置进行检测并且能够对检测到的转子位置在出现偏差时进行修正的修正式马达编码器的修正方法。
背景技术
马达编码器是安装在马达上用来测量磁极位置和马达旋转角的一种位移检测传感器，主要型式有光电编码器和霍尔增量式编码器两种，其中，光电式编码器通常包括光栅盘和光电探测装置，通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，霍尔增量式编码器通常包括转轴上的磁铁和设置在该磁铁磁场范围内的霍尔元件，并利用该霍尔元件将伴随转轴的旋转而产生的磁通量密度的变化检测为位移，由于光电编码器需要使用光源探测使用较为繁琐，因此，霍尔增量式编码器相对而言更具有市场优势。然而，针对涡轮减速马达，由于在停止状态时，马达输出轴上施加一较大扭矩时可能会带动蜗杆旋转，导致在马达停止后蜗杆轴上检测的脉冲计数与停止状态下的设计脉冲数产生偏差，由此产生限位偏离，而且这种限位偏离是无从事先知道的，只有错误的生产结果出现后才能知晓。
对于霍尔增量式编码器的上述缺陷，现有技术通常是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正至外部控制单元中计数设备的记忆位置，以车库门涡轮减速驱动马达为例，除了马达输出轴上受到额外的强扭力，车库门门体安装质量严重不平衡、长时间的累计等因素都会造成限位偏离，为了对车库门马达限位偏离进行纠正，传统做法是在和车库门门体始终保持同步的轨道链条或同步带的适当位置设置一参考点，在马达合适的位置安装一个和所述参考点配套的参考点开关。当车库门的行程设定好后，参考点脉冲计数和马达转子轴上的脉冲计数始终成一定的数学对应关系，当门在停止状态受额外的强扭造成限位偏离，即马达转子轴上的脉冲计数与参考点脉冲计数二者不符合上述数学对应关系时，此时，在下一次运行经过参考点时，将马达转子轴上的脉冲计数恢复至对应该参考点脉冲计数设计的马达转子轴脉冲计数值，既能够对限位偏离进行修正。这种增加参考点的修正方式直观有效，但因为增加了参考点和参考点开关，给生产和用户安装增加麻烦，成本较高。
发明内容
本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，其能够有效检测马达转子轴的位置，同时在检测到的转子位置出现限位偏离时能够有效修正，从而确保车库门的限位准确可靠，且结构简单，安装方便。
本发明的技术方案如下：
修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，包含以下步骤：
第一步，在涡轮减速马达上设置第一位移检测传感器、第二位移检测传感器，分别用于检测涡轮减速马达的蜗杆轴的旋转角、涡轮减速马达的涡轮的旋转角，蜗杆轴每转动一圈，所述第一位移检测传感器输出一个脉冲，涡轮减速马达的涡轮每转动一圈，所述第二位移检测传感器输出一个脉冲；
第二步，设定初始脉冲计数差值m：将第二位移检测传感器输出第一个脉冲时第一位移检测传感器输出的脉冲计数值设定为初始脉冲计数差值m，0＜m＜n,n为涡轮的齿数；
第三步，设定脉冲计数的修正函数：第二位移检测传感器输出第二个脉冲起至第二位移检测传感器输出最后一个脉冲的若干车库门位置中的任一车库门位置，所述第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx与第二位移检测传感器输出的脉冲计数x之间存在线性函数关系：yx＝(x-1)*n+m，其中，x≥1，根据所述线性函数关系设定第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx的修正函数；
第四步，脉冲计数的比对及修正：在一个车库门行程中，在第二位移检测传感器输出脉冲的若干车库门位置中的任一车库门位置，若第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx与第二位移检测传感器输出的脉冲计数x不符合所述第三步中的所述修正函数，则将第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx修正为根据所述修正函数计算出来的数值。
其进一步技术方案为：
所述修正函数为yx＝(x-1)*n+m。
所述第四步骤中，第二位移检测传感器输出脉冲的若干车库门位置中，选取至少一个车库门位置作为参考点，将参考点位置上第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx与第二位移检测传感器输出的脉冲计数x根据第三步中的所述修正函数进行比对并根据比对结果进行修正。
所述第一位移检测传感器采用磁传感器，所述磁传感器包括第一磁性件和用来检测第一磁性件磁场的第一霍尔元件，第一磁性件安装在蜗杆轴上，第一霍尔元件固定在涡轮减速马达的壳体上。
所述第二位移检测传感器采用磁传感器，所述磁传感器包括第二磁性件和用来检测第二磁性件磁场的第二霍尔元件，第二磁性件安装在涡轮减速马达的涡轮上，第二霍尔元件固定在涡轮减速马达的壳体上。
所述第一磁性件为磁环。
所述第二磁性件为磁铁。
所述第二步中的m值取决于涡轮减速马达由停止状态转变为启动状态那一刻的第二霍尔元件及第二磁性件二者在涡轮端面周向上的位置之间的齿间夹角的数量。
本发明的技术效果：
本发明是对传统的蜗杆轴霍尔增量型编码器车库门的限位方法进行改进，通过针对涡轮减速马达的涡轮增设一个位移检测传感器，并设定涡轮上配设的位移检测传感器获得的脉冲计数与涡轮减速马达蜗杆轴上配设的位移传感器的脉冲计数二者之间的函数关系，即与蜗杆轴配设的位移检测传感器输出的脉冲计数等于第二位移检测传感器输出的脉冲计数减去一之后的n倍与m的之和，其中，n为涡轮齿数，m为第二位移检测传感器输出第一个脉冲时，第一位移检测传感器输出的脉冲计数值，且m取决于第二位移检测传感器中感应元件与被测信号二者在涡轮端面周向上的位置之间的齿间夹角的数量，m为小于涡轮的齿数n的正整数，如此，在车库门开门或关门行程中，涡轮减速马达出现限位偏离时，通过涡轮上配设的位移检测传感器的脉冲计数与所设定的修正，在一个车库门行程中第二位移检测传感器输出脉冲的若干车库门位置中的任一车库门位置进行比对及并对蜗杆轴上配设的位移检测传感器输出的脉冲计数进行修正，从而能够确保车库门的限位准确可靠。
附图说明
图1为本发明中涡轮减速马达以及两个位移检测传感器的简易结构示意图。
图2为一个车库门行程中的第一位移检测传感器输出的脉冲计数与第二位移检测传感器输出的脉冲计数的函数关系示意图，图中，横轴上0至K之间的横轴长度表示一个车库门行程，横轴上方的计数值表示第二位移检测传感器输出的脉冲计数，横轴下方的计数值表示第一位移检测传感器输出的脉冲计数，第一位移检测传感器输出的脉冲计数下方箭头指向的数值为该脉冲计数依据设定的修正函数进行修正的数值。
其中：1、涡轮减速马达；101、蜗杆轴；102、涡轮；2、第一磁性件；3、第一霍尔元件；4、第二磁性件；5、第二霍尔元件。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
本发明所述修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，包含以下步骤：
第一步，在涡轮减速马达1上设置第一位移检测传感器、第二位移检测传感器，分别用于检测涡轮减速马达1的蜗杆轴101的旋转角、涡轮减速马达1的涡轮102的旋转角，且蜗杆轴101每转动一圈，所述第一位移检测传感器输出一个脉冲，涡轮减速马达1的涡轮102每转动一圈，所述第二位移检测传感器输出一个脉冲；
第二步，设定初始脉冲计数差值m：将第二位移检测传感器输出第一个脉冲时第一位移检测传感器输出的脉冲计数值设定为初始脉冲计数差值m，0＜m＜n,n为涡轮102的齿数，m为正整数；
第三步，设定脉冲计数的修正函数：第二位移检测传感器输出第二个脉冲起至第二位移检测传感器输出最后一个脉冲的若干车库门位置中的任一车库门位置，第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx与第二位移检测传感器输出的脉冲计数x之间存在线性函数关系：yx＝(x-1)*n+m，也就是第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx等于第二位移检测传感器输出的脉冲计数x减去一之后的数值的n倍与m之和，其中，x≥1，根据所述线性函数关系设定第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx的修正函数，也就是第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx等于第二位移检测传感器输出的脉冲计数x减去一之后的数值的n倍与m之和，其中，x≥1，所述修正函数优选为：yx＝(x-1)*n+m，当然也可以是基于yx＝(x-1)*n+m而作出的仅是形式上发生变化的其他函数关系式，在第二位移检测传感器输出第一个脉冲时，也适用于所述修正函数，即按照设定的修正函数，第二位移检测传感器输出第一个脉冲时，第一位移检测传感器输出的脉冲计数值为m；
第四步，脉冲计数的比对及修正：在第二位移检测传感器输出脉冲的若干车库门位置中的任一车库门位置，若第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx与第二位移检测传感器输出的脉冲计数x不符合第三步中的所述修正函数，则将第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx修正为根据所述修正函数计算出来的数值。
进一步地，为了提高效率，所述第四步骤中，第二位移检测传感器输出脉冲的若干车库门位置中，选取至少一个车库门位置作为参考点，将位于参考点位置时，第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx与第二位移检测传感器输出的脉冲计数x根据第三步骤中的所述修正函数进行比对并根据比对结果进行修正。
本发明所述修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法是基于两个位移检测传感器的使用，见图1，两个位移检测传感器分别是用于检测涡轮减速马达1的蜗杆轴101的旋转角的第一位移检测传感器和用于检测涡轮减速马达1的涡轮102的旋转角的第二位移检测传感器，第一位移检测传感器和第二位移检测传感器均采用磁传感器，其中，第一位移检测传感器包括第一磁性件2和用来检测第一磁性件2磁场的第一霍尔元件3，第一磁性件2安装在蜗杆轴101上，第一磁性件2优选为磁环，环形磁体的磁环更容易与蜗杆轴101进行装拆；第二位移检测传感器采用第二磁性件4和用来检测第二磁性件4磁场的第二霍尔元件5，第二磁性件4安装在涡轮减速马达1的涡轮102上，第二磁性件4优先为沿涡轮102轴向安装的条形磁铁，第一霍尔元件3、第二霍尔元件5与电路板连接后嵌装在涡轮减速马达1的壳体上，霍尔元件与电路板的安装为现有技术。所述第二步骤中的m值取决于涡轮减速马达1由停止状态转变为启动状态那一刻的第二霍尔元件5及第二磁性件4二者在涡轮102端面周向上的位置之间的齿间夹角的数量。所述“齿间夹角”，指涡轮102上相邻齿的中心线之间的夹角，即360°与涡轮102的齿数n的商，如第二位移检测传感器在涡轮减速马达1上安装到位后或者涡轮减速马达1由停滞状态至下一次启动前，第二位移检测传感器中第二霍尔元件5及第二磁性件4在涡轮102端面的周向上相差一个齿间夹角，则m的取值为1，若相差20个齿间夹角，则m的取值为20。
所述涡轮减速马达1属于现有技术，通过市售可以获得，所述涡轮减速马达1的转子轴与蜗杆轴101为同轴，与涡轮102一体安装的轴为整个涡轮减速马达1的动力输出轴。
见图2，图2为一个车库门行程中的第一位移检测传感器输出的脉冲计数与第二位移检测传感器输出的脉冲计数的函数关系示意图，图中，横轴上0至K之间的横轴长度表示一个车库门行程，“0”表示一个车库门行程的起始位位置两个位移检测传感器输出的脉冲计数，“K”表示一个车库门行程的终点位置第一位移检测传感器输出的脉冲计数，横轴上方的计数值表示第二位移检测传感器实际输出的脉冲计数，横轴下方的计数值表示第一位移检测传感器实际输出的脉冲计数，第一位移检测传感器输出的脉冲计数下方箭头指向的数值为该脉冲计数依据第三步骤中的所述函数关系计算得出的修正值，图中横轴下方各个y值之间的刻度线仅是示意，并不代表实际的间隔脉冲数，从图中可知，如果选取第二位移检测传感器输出第一个脉冲的位置为参考点，即x＝1，第一位移检测传感器输出的脉冲计数为y1，那么在该参考点，将第一位移检测传感器输出的脉冲计数y1与所述修正函数得到的修正值m进行比对，如果不相符，则将y1修正为所述修正函数计算出来的数值m,以此类推，可以对车库门行程中在第二位移检测传感器输出脉冲的若干车库门位置中的任一车库门位置进行比对及修正。
由于尼龙涡轮在实际使用中容易出现限位偏离，因此，本发明更多的使用在尼龙涡轮减速马达上。
本发明所述两个位移传感器不限于磁铁和霍尔元件组成的磁传感器，在选用磁铁的情况下，霍尔元件也可以更换为磁电阻效应元件MR和磁阻抗元件MX,在不使用磁传感器的情况下，也可以选用现有技术中的光栅盘和光电探测装置组成的光电编码器。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，其特征在于，包含以下步骤：
第一步，在涡轮减速马达(1)上设置第一位移检测传感器、第二位移检测传感器，分别用于检测涡轮减速马达(1)的蜗杆轴(101)的旋转角、涡轮减速马达(1)的涡轮(102)的旋转角，所述蜗杆轴(101)每转动一圈，所述第一位移检测传感器输出一个脉冲，所述涡轮(102)每转动一圈，所述第二位移检测传感器输出一个脉冲；
第二步，设定初始脉冲计数差值m：将第二位移检测传感器输出第一个脉冲时第一位移检测传感器输出的脉冲计数值设定为初始脉冲计数差值m，0＜m＜n,n为涡轮(102)的齿数；
第三步，设定脉冲计数的修正函数：第二位移检测传感器输出第二个脉冲起至第二位移检测传感器输出最后一个脉冲的若干车库门位置中的任一车库门位置，所述第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx与第二位移检测传感器输出的脉冲计数x之间存在线性函数关系：yx＝(x-1)*n+m，其中，x≥1，根据所述线性函数关系设定第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx的修正函数；
第四步，脉冲计数的比对及修正：在第二位移检测传感器输出脉冲的若干车库门位置中的任一车库门位置，若第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx与第二位移检测传感器输出的脉冲计数x不符合所述第三步中的所述修正函数，则将第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx修正为根据所述修正函数计算出来的数值。
2.按权利要求1所述的修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，其特征在于：所述修正函数为yx＝(x-1)*n+m。
3.按权利要求1所述的修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，其特征在于：所述第四步骤中，第二位移检测传感器输出脉冲的若干车库门位置中，选取至少一个车库门位置作为参考点，将参考点位置上第一位移检测传感器输出的脉冲计数yx与第二位移检测传感器输出的脉冲计数x根据第三步中的所述修正函数进行比对并根据比对结果进行修正。
4.按权利要求1所述的修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，其特征在于：所述第一位移检测传感器采用磁传感器，所述磁传感器包括第一磁性件(2)和用来检测第一磁性件(2)磁场的第一霍尔元件(3)，第一磁性件(2)安装在蜗杆轴(101)上，第一霍尔元件(3)固定在涡轮减速马达(1)的壳体上。
5.按权利要求1所述的修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，其特征在于：所述第二位移检测传感器采用磁传感器，所述磁传感器包括第二磁性件(4)和用来检测第二磁性件(4)磁场的第二霍尔元件(5)，第二磁性件(4)安装在涡轮减速马达(1)的涡轮(102)上，第二霍尔元件(5)固定在涡轮减速马达(1)的壳体上。
6.按权利要求4所述的修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，其特征在于：所述第一磁性件(2)为磁环。
7.按权利要求5所述的修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，其特征在于：所述第二磁性件(4)为磁铁。
8.按权利要求5所述的修正式车库门涡轮减速马达编码器的修正方法，其特征在于：所述第二步中的m值取决于涡轮减速马达(1)由停止状态转变为启动状态那一刻的第二霍尔元件(5)及第二磁性件(4)二者在涡轮(102)端面周向上的位置之间的齿间夹角的数量。
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