CN111130276A - 一种三相信号发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三相信号发生装置，包括依次设置的反射式码盘、PCB板组件和底座，底座固定于电机上，PCB板组件和底座中间设置有通孔，电机的电机轴穿过通孔与码盘固定连接，PCB板组件与底座之间位置固定，反射式码盘可在电机轴的带动下转动；PCB板组件上，沿同一圆周均匀设置有若干组光电器件模块，各组光电器件模块各自设置于相同的光电感应子电路中，且光电感应子电路并联形成光电感应电路；各光电感应子电路发出的光经过码盘反射之后，光电感应子电路感应反射光并输出初始三相信号。通过反射式码盘和PCB板上设置的光电器件模块之间的配合，并通过光电感应电路输出初始三相信号，其结构简单易于实现，且尺寸小，使用场景更加广泛。

Description

一种三相信号发生装置

技术领域

本发明涉及但不限于电气设备领域，具体而言，涉及但不限于一种三相信号发生装置。

背景技术

伺服电机驱动器使用较为成熟的控制方法为矢量控制，而要达到精准矢量控制就必须要有精确的编码器UVW信号来给电机启动时做初始定位。目前主流实现编码器UVW三相信号的方式有以下几种：1、传统式多点发光接收模块；2、透射式光电开关；3、霍尔元件或磁阻传感器等，不管是哪一种，其结构复杂，尺寸都较大，使用场合受限，而且安装不便。

发明内容

本发明实施例提供一种三相信号发生装置，主要解决的技术问题是：相关技术中，编码器UVW三相信号产生装置结构复杂，尺寸大，使用场合受限的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种三相信号发生装置，包括依次设置的反射式码盘、PCB板组件和底座，所述底座固定于电机上，所述PCB板组件和底座中间设置有通孔，电机的电机轴穿过所述通孔与所述码盘固定连接，所述PCB板组件与所述底座之间位置固定，所述反射式码盘可在所述电机轴的带动下转动；所述PCB板组件上，沿同一圆周均匀设置有若干组光电器件模块，各组所述光电器件模块各自设置于相同的光电感应子电路中，且所述光电感应子电路并联形成光电感应电路；各所述光电感应子电路发出的光经过所述码盘反射之后，所述光电感应子电路感应反射光并输出初始三相信号。

本发明实施例的有益效果是：

本发明所提供的三相信号发生装置，由依次设置的反射式码盘、PCB板组件和底座组成，通过反射式码盘和PCB板上设置的光电器件模块之间的配合，并通过光电感应电路输出初始三相信号，其结构简单易于实现，且尺寸小，使用场景更加广泛。

附图说明

图1为本发明各实施例中的三相信号发生装置结构示意图；

图2为本发明各实施例中的光电感应子电路结构示意图；

图3为本发明各实施例中的光电感应电路结构示意图；

图4为本发明各实施例中的信号整形电路结构示意图；

图5为本发明各实施例中的正反馈放大电路结构示意图；

图6为本发明各实施例中的正比例放大电路结构示意图；

图7为本发明各实施例中的数字逻辑运算电路结构示意图；

图8为本发明各实施例中的数字逻辑运算电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供了一种三相信号发生装置，请参考图1-图3，该三相信号发生装置依次设置的反射式码盘1、PCB板组件2和底座3，底座3固定于电机上，PCB板组件2和底座3中间设置有通孔，电机的电机轴穿过通孔与码盘1固定连接，PCB板组件2与底座3之间位置固定，反射式码盘1可在电机轴的带动下转动；PCB板组件2上，沿同一圆周均匀设置有若干组光电器件模块21，各组光电器件模块21各自设置于相同的光电感应子电路中，且光电感应子电路并联形成光电感应电路；各光电感应子电路发出的光经过码盘1反射之后，光电感应子电路感应反射光并输出初始三相信号。

本实施例中，电机轴与码盘1之间固定连接；其中，电机轴具有至少两个轴外径，分别是远离电机的第一轴外径和靠近电机的第二轴外径，且第一轴外径小于第二轴外径；码盘1的中心设有安装孔，安装孔的内径与电机轴的第一轴外径匹配，第二轴外径大于安装孔的内径。也就是说，电机轴是阶梯式的，通过第一轴外径和码盘1匹配连接，第二轴外径则起到对码盘1的托举和限位作用。

本实施例中的三相信号发生装置，用于输出电机3驱动器所要的UVW三相信号，其中本实施例中的三相信号发生装置是通过反射式光电感应原理实现；具体而言，是通过反射式码盘1，和光电器件模块21之间的配合实现。反射式码盘1的反射面上设置有若干码道，码道可以在电机3带动下，随着电机轴进行转动；光电器件模块21则包括发光部分和感应部分，发光部分发出光通过码盘1反射给感应部分，感应部分则感应出电平信号，也就是初始三相信号。如此结构下的反射式码盘1和光电器件模块21，其中光电器件模块21包括若干组，具体可以是三组，这三组在PCB组件2上均匀分布于统一圆周上，因此这三组光电器件模块21各自相隔120°，在反射式码盘1旋转时，就能依次输出间隔120°电角度的UVW三相信号。

在一些实施例中，各组光电器件模块21包括发光二极管L1和感应三极管L2，发光二极管L1和驱动电阻R8串联后，并联于第一电容C1的两端，第一电容C1一端接VCC，另一端接GND；感应三极管L2的集电极连接感应电阻R9，感应三极管L2的发射极和感应电阻R9的另一端并接于第一电容C1的两端；信号输出模块22连接于感应三极管L2的发射极和集电极之间，在反射式码盘1和光电器件模块21的转动配合下，从信号输出模块22输出初始三相信号。

光电器件模块21具体设置在光电感应电路中，而光电感应电路包括三组光电器件模块21，每一组光电器件模块21设置于一个光电感应子电路中，各个子电路之间是并联的连接关系；对于每一个光电感应子电路而言，其发光二极管L1连接有驱动电阻R8，驱动电阻R8用于控制发光二极管L1上的驱动电流；其感应三极管L2连接有感应电阻R9，感应电阻R9用于调节感应三极管L2的感应电流。发光二极管L1和驱动电阻R8串联，且并联在第一电容C1的两端，第一电容C1则直接接在VCC和GND之间；感应三极管L2的集电极连接感应电阻R9，其发射极和感应电阻R9的另一端并接于第一电容C1的两端，也就是发射极接入第一电容C1的一端，感应电阻R9的另一端接入第一电容C1的另一端。三相信号的输出则通过信号输出模块22来实现，信号输出模块22连接于感应三极管L2的发射极和集电极之间，根据感应三极管L2感应的情况，相应的输出初始UVW三相信号。

为了滤除初始三相信号中的高频噪声和杂波，信号输出模块22还包括阻容滤波电路221，阻容滤波电路221包括电性连接的第二电容C2和滤波电阻R10，从第二电容C2和滤波电阻R10之间输出初始三相信号。其中，阻容滤波电路221的电路结构请具体参考图3。

从三相信号发生装置的信号输出模块22所输出的初始三相信号并不直接让编码器使用，一般而言需要经过一定的处理，对信号进行放大，以及提高信号容错率和抗干扰性之后，所得到的目标三相信号才直接用于编码器。

本实施例提供了一种三相信号发生装置，包括依次设置的反射式码盘1、PCB板组件2和底座3，底座3固定于电机上，PCB板组件2和底座3中间设置有通孔，电机的电机轴穿过通孔与码盘1固定连接，PCB板组件2与底座3之间位置固定，反射式码盘1可在电机轴的带动下转动；PCB板组件2上，沿同一圆周均匀设置有若干组光电器件模块21，各组光电器件模块21各自设置于相同的光电感应子电路中，且光电感应子电路并联形成光电感应电路；各光电感应子电路发出的光经过码盘1反射之后，光电感应子电路感应反射光并输出初始三相信号。通过反射式码盘1和PCB板上设置的光电器件模块21之间的配合，并通过光电感应电路输出初始三相信号，其结构简单易于实现，且尺寸小，使用场景更加广泛。

实施例二

如实施例一所示的三相信号发生装置，该三相信号发生装置的信号输出模块所输出的初始三相信号要通过经过处理后得到目标三相信号；在本实施例中，请参考图4，还包括信号整形电路，信号整形电路的输入端连接信号输出模块，初始三相信号经过信号整形电路后，从信号整形电路的输出端输出目标三相信号。也就是说，本实施例通过信号整形电路，来实现对初始三相信号的处理得到目标三相信号。

具体而言，在本实施例中，信号整形电路可以包括电压比较器41和与每个输入端对应的分压电阻组，分压电阻组包括连接于VCC和GND两端的两个分压电阻，用于供信号翻转。分压电阻组用于提供UVW信号的比较电平，两个分压电阻分别连接VCC和GND，两个分压电阻相连的部分则接入电压比较器41的同相输入端，初始三相信号则接入与该输入端对应的反向输入端。其中，图中的分压电阻组，分别是R13与R14、R17与R18，R19与R20各组组成一组分压电阻组。

在一些实施例中，信号整形电路中还包括连接于输出端和VCC之间的上拉电阻。上拉电阻直接设置在三相信号相应的输出端和VCC之间；其中；图中的R21、R23、R24作为上拉电阻。

在一些实施例中，信号整形电路中还包括反馈电阻。反馈电阻设置在三相信号的输入端和输出端之间，并且连接上拉电阻，可以将电压比较器41升级为反相迟滞比较器，提高信号容错能力和抗干扰性；其中，图中的R44、R45、R46作为反馈电阻。

实施例三

如实施例一所示的三相信号发生装置，三相信号发生装置的信号输出模块所输出的初始三相信号要通过经过处理后得到目标三相信号；请参考图5，在本实施例中，还包括正反馈放大电路，正反馈放大电路的输入端连接信号输出模块，初始三相信号经过正反馈放大电路后，从正反馈放大电路的输出端输出目标三相信号。也就是说，本实施例通过正反馈放大电路，来实现对初始三相信号的处理得到目标三相信号。

具体而言，本实施例中的正反馈放大电路包括运算放大器51，运算放大器51正电源端接VCC，负电源端接GND；信号输出模块输出的初始三相信号经过第三电阻R3后输入运算放大器51的同相输入端，运算放大器51的反相输入端接入第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1另一端接VCC，第二电阻R2另一端接GND；第四电阻R4一端连接于第三电阻R3和同相输入端之间，另一端与运算放大器51的输出端连接。其中第一电阻R1和第二电阻R2构成电阻分压器，用于设置比较电平；第三电阻R3和第四电阻R4则提供正反馈环路。

在一些实施例中，还可以包括正比例放大电路，正比例放大电路的输入端连接信号输出模块，初始三相信号经过正比例放大电路后，从正比例放大电路的输出端输出目标三相信号。也就是说，本实施例还可以通过正比例放大电路，来实现对初始三相信号的处理得到目标三相信号。

具体而言，请参考图6，该正比例放大电路包括运算放大器51，初始三相信号经过第七电阻R7输入运算放大器51的同相输入端，第五电阻R5一端接入运算放大器51的反相输入端，另一端连接运算放大器51的输出端；第六电阻R6一端接入运算放大器51的反相输入端，另一端接GND。

在一些实施例中，还可以包括数字逻辑运算电路，数字逻辑运算电路的输入端连接信号输出模块，初始三相信号经过数字逻辑运算电路后，从数字逻辑运算电路的输出端输出目标三相信号。也就是说，本实施例还可以通过数字逻辑运算电路，来实现对初始三相信号的处理得到目标三相信号。请参考图7和图8，图7和图8分别示出了采用逻辑与门和逻辑非门的数字逻辑运算电路，来得到目标三相信号的方式。

应当理解的是，本发明中，各个实施例中的技术特征，在不冲突的情况下，可以组合在一个实施例中使用。每个实施例仅仅是本发明的具体实施方式。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三相信号发生装置，其特征在于，包括依次设置的反射式码盘、PCB板组件和底座，所述底座固定于电机上，所述PCB板组件和底座中间设置有通孔，电机的电机轴穿过所述通孔与所述码盘固定连接，所述PCB板组件与所述底座之间位置固定，所述反射式码盘可在所述电机轴的带动下转动；所述PCB板组件上，沿同一圆周均匀设置有若干组光电器件模块，各组所述光电器件模块各自设置于相同的光电感应子电路中，且所述光电感应子电路并联形成光电感应电路；各所述光电感应子电路发出的光经过所述码盘反射之后，所述光电感应子电路感应反射光并输出初始三相信号。

2.如权利要求1所述的三相信号发生装置，其特征在于，所述电机轴具有至少两个轴外径，分别是远离电机的第一轴外径和靠近电机的第二轴外径，且所述第一轴外径小于所述第二轴外径；所述码盘的中心设有安装孔，所述安装孔的内径与所述电机轴的第一轴外径匹配，所述第二轴外径大于所述安装孔的内径。

3.如权利要求1所述的三相信号发生装置，其特征在于，各所述光电感应子电路中，所述光电器件模块包括发光二极管和感应三极管，所述发光二极管和驱动电阻串联后，并联于第一电容的两端，所述第一电容一端接VCC，另一端接GND；所述感应三极管的集电极连接感应电阻，所述感应三极管的发射极和感应电阻的另一端并接于所述第一电容的两端；信号输出模块连接于所述感应三极管的发射极和集电极之间，所述初始三相信号从所述信号输出模块输出。

4.如权利要求3所述的三相信号发生装置，其特征在于，所述信号输出模块包括阻容滤波电路，所述阻容滤波电路包括电性连接的第二电容和滤波电阻，从所述第二电容和滤波电阻之间输出所述初始三相信号。

5.如权利要求1-4任一项所述的三相信号发生装置，其特征在于，还包括信号整形电路，所述信号整形电路的输入端连接所述信号输出模块，所述初始三相信号经过所述信号整形电路后，从所述信号整形电路的输出端输出目标三相信号。

6.如权利要求5所述的三相信号发生装置，其特征在于，所述信号整形电路包括电压比较器和与每个输入端对应的分压电阻组，所述分压电阻组包括连接于VCC和GND两端的两个分压电阻，用于供信号翻转。

7.如权利要求6所述的三相信号发生装置，其特征在于，所述信号整形电路中还包括连接于输出端和VCC之间的上拉电阻，和反馈电阻。

8.如权利要求1-4任一项所述的三相信号发生装置，其特征在于，还包括正反馈放大电路，所述正反馈放大电路的输入端连接所述信号输出模块，所述初始三相信号经过所述正反馈放大电路后，从所述正反馈放大电路的输出端输出目标三相信号。

9.如权利要求1-4任一项所述的三相信号发生装置，其特征在于，还包括正比例放大电路，所述正比例放大电路的输入端连接所述信号输出模块，所述初始三相信号经过所述正比例放大电路后，从所述正比例放大电路的输出端输出目标三相信号。

10.如权利要求1-4任一项所述的三相信号发生装置，其特征在于，还包括数字逻辑运算电路，所述数字逻辑运算电路的输入端连接所述信号输出模块，所述初始三相信号经过所述数字逻辑运算电路后，从所述数字逻辑运算电路的输出端输出目标三相信号。

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