CN107482963A - 一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法，它包括以下步骤：第一步，设定系统正方向最大位置；第二步，系统正常工作时，对微控制器发送命令或者闭合开关，微控制器进行零位的设置操作；第三步，系统再次上电时，微控制器从存储器中读取磁编码器的角度信息，并采集磁编码器当前位置的角度信息，与设定的正方向的最大位置进行比较计算；第四步，电机处在相对于零点负方向时，回归零点需要正向运行；电机处在相对于零点正方向时，回归零点需要负方向运行。本发明为一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法，具有成本低、安装空间小、复杂度低、稳定性强的优点，能够无需原点开关，实现位置的绝对定位，无需外加电池供电。

Description

一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法。

背景技术

容积法旋转装置是通过电机的旋转来获取一定的容积，电机的旋转量的大小决定着容积的大小，每次电机都是从零点位置出发，逆时针或顺时针旋转一定的角度，旋转装置的特点是只能在特定的区域做往返运动，不能连续旋转，如果不能准确判断回零的方向会导致设备故障，甚至损坏。

针对上述问题，在实际应用中，需要电机能够改变零点位置，在电机重新启动后，能够恢复相对于零点的绝对位并且是往返运动。现有技术主要包含以下两种方案：

第一种技术方案是使用绝对式编码器，优点是无论电机是上电或掉电情况下，绝对式编码器都能记录电机的实际位置，缺点是绝对式编码器结构复杂，体积大，占用设备结构空间较大，价格昂贵，不能普遍适用。

第二种技术方案是采用低成本的增量型编码器，缺陷是在电机启动之后，不能独立恢复实际位置，通常需要有外围的原点开关、限位开关和其他结构，系统每次启动后电机都要先进行寻零点位置来保证每次的初始起点位置一致。这种方法控制方法复杂，需要安装器件较多，若安装错误或者开关失效，容易造成回零的失败，导致电机每次启动后的初始位置不能统一。除此之外，还可以外接电池来实现增量型编码器连续累积，来实现电机位置的实时记录，但是如果在维修拆卸或者电池电量不足时，容易造成记录的位置丢失，并不能完全记录电机的绝对位置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法，具有成本低、安装空间小、复杂度低、稳定性强的优点，能够无需原点开关，实现位置的绝对定位，无需外加电池供电。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法，它包括以下装置和以下步骤：

其中，装置包括电机本体、微控制器、电源、磁编码器、存储器和永磁体，所述电源与微控制器之间还设置有电源监控模块，所述微控制器分别连接存储器和磁编码器，所述电机本体的转轴上固定连接有永磁体，所述永磁体与磁编码器位置相对；

其中，步骤包括：

第一步，设定系统正方向最大位置；

第二步，系统正常工作时，对微控制器发送命令或微控制器扫描外部开关变化，微控制器进行零位的设置操作并获取当前磁编码器的位置信息，微控制器将获取的磁编码器的位置信息存储在存储器中且当前的位置信息被设置为零点；

第三步，当系统掉电后，再次上电时，微控制器从存储器中提取第二步中存储器中保存的磁编码器的零点位置信息，并获取当前磁编码器的位置信息与设定的正方向的最大位置进行比较计算，判断当前位置相对于零点的正负方向；

第四步，电机处在相对于零点负方向时，回归零点需要正向运行；电机处在相对于零点正方向时，回归零点需要负方向运行。

本发明为一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法，具有成本低、安装空间小、复杂度低、稳定性强的优点，能够无需原点开关，实现位置的绝对定位，无需外加电池供电。

附图说明

图1为本发明装置的连接结构示意图；

图2为本发明装置使用原理示意图；

图中：电机本体1、微控制器2、电源3、磁编码器4、存储器5、永磁体6、电源监控模块7。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。

如图1所示：一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法，它包括由电机本体1、微控制器2、电源3、磁编码器4、存储器5、永磁体6组成的装置，其中，电源连接微控制器、磁编码器、存储器、电机本体，并提供电力，其与微控制器之间还设置有电源监控模块7，微控制器2与存储器5通过总线连接，磁编码器4与微控制器2通过总线连接，电机本体1的转轴上固定连接有薄片永磁体6，与薄片永磁体6相对的一侧安装有磁编码器4。

零位设置及恢复方法的步骤为：

第一步，设定系统正方向的最大位置即为将设定系统正方向最大位置的指令发送至微控制器；

第二步，在系统正常工作时，对微控制器发送命令或微控制器扫描外部开关的变化，微控制器会进行零位的设置操作并获取当前磁编码器的位置信息，其中，正方向为电机顺时针转动的方向，磁编码器的位置信息为磁编码器的在该位置的编码值，微控制器将获取的磁编码器的位置信息存储在存储器中且当前的位置信息被设置为零点。

第二步，当系统掉电后，再次上电时，微控制器从存储器中提取第一步中存储器中保存的磁编码器的零点位置信息，并获取当前磁编码器的位置信息与设定的正方向的最大位置的编码值进行比较计算，判断当前位置相对于零点的正负方向；

第三步，电机处在相对于零点负方向时，回归零点需要正向运行；电机处在相对于零点正方向时，回归零点需要负方向运行。

下面通过实际例子来举例说明：如图2所示，

装置的运动范围是以一圈以内为例，零位位置设定为图2中o点，o点为装置的零点，实际运行中，o点位置可任意设定，此处位置信息的编码值为0，顺时针为正方向，逆时针为负方向，编码器值沿正方向递增，编码值最大为100。

设置B点为正向旋转的最大位置，此点可为一圈的除零点的任意位置，B点此时编码器值为60，当系统上电时，编码器实际位置的编码值大于60时，电机恢复的位置的值为负数值，编码器实际位置的编码值小于或等于60时，电机恢复的位置值为正数值。

当系统掉电时，如果装置电机转动至图2中A点位置，系统会记录当前掉电的位置，掉电后分以下三种情况：

1.在系统掉电后，没有发生任何角度变化，重新上电后编码器位置为A点，此时掉电时候的位置存储的编码值为40。

2.在系统掉电后，当发生角度变化到图2中的位置C点，重新上电后，微控制器会判断C点的编码器的值小于设置的最大正向角度值B点，此时电机恢复位置为正数55，电机回到零点的方向如图2所示；

3.当系统掉电后，如果装置电机转动至图2中D点位置，系统会记录当前掉电的位置，掉电后不论其是否会发生角度变化，重新上电后，微控制器判断D点的编码器的值大于B点位置编码器的值，此时电机恢复的位置为-30，电机回到零点的方向如图2所示。

本发明具有无需电池也能恢复绝对位置，结构简单，价格便宜，不必担心停电问题、抗电磁干扰能力强，可靠性高，寿命长，应用范围广，电机重启后即可直接进行相关位置动作，能够方便控制电机的绝对回零。

相比目前绝对式编码器价格低廉，结构简单，体积小等特点来能满足一定绝对位置信息的记录和恢复。

本发明的一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法，具有成本低、安装空间小、复杂度低、稳定性强的优点，能够有效弥补使用原点开关寻找原点位置速度慢的缺陷，可快速的设置零点、回到零点。

显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (1)

1.一种电机旋转位移的零位设置及恢复方法，其特征在于：它包括以下装置和以下步骤：

其中，所述装置包括电机本体、微控制器、电源、磁编码器、存储器和永磁体，所述电源与微控制器之间还设置有电源监控模块，所述微控制器分别连接存储器和磁编码器，所述电机本体的转轴上固定连接有永磁体，所述永磁体与磁编码器位置相对；

其中，所述步骤包括：

第一步，设定系统正方向的最大位置；

第二步，系统正常工作时，对微控制器发送命令或微控制器扫描外部开关的变化，微控制器进行零位的设置操作并获取当前磁编码器的位置信息，微控制器将获取的磁编码器的位置信息存储在存储器中且当前的位置信息被设置为零点；

第三步，当系统掉电后，再次上电时，微控制器从存储器中提取第二步中存储器中保存的磁编码器的零点位置信息，并获取当前磁编码器的位置信息与设定的正方向的最大位置进行比较计算，判断当前位置相对于零点的正负方向；

第四步，电机处在相对于零点负方向时，回归零点需要正向运行；电机处在相对于零点正方向时，回归零点需要负方向运行。