CN111146989A - 一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法，将主电机的输出轴和备电机的输出轴传动连接，使得主电机和备电机同向同步转动；在主电机转动的过程中，备电机的A、B线圈做切割磁场线运动，从而备电机A、B线圈两端输出相位值相差90度或270度的幅值频率相同的两个正弦波信号；比较所述两个正弦波信号的相位差值，得到主电机的转动方向；将两个正弦波信号均转化为方波信号，累积方波信号上升沿及下降沿的总次数，得到主电机的转动步数；本发明能够通过对被动转动电机A,B线圈输出的电压信号进行处理采集，判断出主动电机转动方向及转动角度，成为备份角度采集装置。
Description
技术领域
本发明属于双电机冗余驱动机构领域，具体涉及一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法。
背景技术
随着空间机电产品应用的广泛化，为提高机构可靠性往往会使用双电机作为主备份，这种驱动机构都涉及输出角度采集，考虑到成本等因素角度采集的装置都是单一存在的，一旦发生故障就不能准确上报机构输出轴角度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法，能够通过对被动转动电机A,B线圈输出的电压信号进行处理采集，判断出主动电机转动方向及转动角度，成为备份角度采集装置。
实现本发明的技术方案如下：
一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法，将主电机的输出轴和备电机的输出轴传动连接，使得主电机和备电机同向同步转动；在主电机转动的过程中，备电机的A、B线圈做切割磁场线运动，从而备电机A、B线圈两端输出相位值相差90度或270度的幅值频率相同的两个正弦波信号；比较所述两个正弦波信号的相位差值，得到主电机的转动方向；将两个正弦波信号均转化为方波信号，累积方波信号上升沿及下降沿的总次数，得到主电机的转动步数。
进一步地，设定电机输出轴顺时针转动为正方向，若A线圈输出信号相位提前B线圈输出信号相位90度，则此时主电机正转；若A线圈输出信号相位落后B线圈输出信号相位90度，则此时主电机反转。
进一步地，通过方波信号累加完整一步的转动步数和非完整一步的转动步数，其中，非完整的一步通过微分电路及积分电路得到转动步数。
有益效果：
本发明通过采集被动转动电机A、B线圈输出的电压信号，判断出电机转动方向及转动角度，成为机构上角度采集装置的备份角度采集装置，在角度采集装置故障时，作为当前角度的参考。
具体实施方式
下面举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法，机电设备在进行闭环输出轴角度控制时，角度信号的采集是十分关键的，在一些机械装置中为提高可靠性，电机都是双冗余备份，利用步进电机特性，当步进电机被动转动时其A,B线圈两端会输出正弦波信号，对该信号进行采集处理后，可获得步进电机转动步数，作为步进电机转动角度的备份采集装置。本发明利用主备双步进电机进行转动角度采集，将主电机的输出轴和备电机的输出轴传动连接，使得主电机和备电机同向同步转动，在不改变机构原本状态的前提下，不额外添加角度传感器，实现角度采集。
在主备步进电机驱动机构中，在主电机加电转动的过程中，备电机也会被动转动，此时备电机线圈切割磁场线运动，会在备电机A,B线圈两端输出相位值相差90度或270度的幅值频率相同的正弦波信号。该正弦波的幅值及频率与步进电机转速正相关。
本发明提供的利用样条函数进行有损压缩的方法，其基本思路是：由A，B 线圈输出信号相位差获得电机转动方向，将A，B线圈输出正弦波信号转化为方波，通过对方波上升沿及下降沿计数获得步进电机的转动步数，对于非完整一步的转动，通过将信号通过积分及微分电路后采集处理获得结果，这样就获得电机转动总步数，乘以每步的角度值1.8度就获得了电机转动的角度。
通过比较A,B线圈的相位差值，可得到步进电机的转动方向；我们规定由 A到B的转动为正方向(电机输出轴顺时针转动为正方向)，则如果A线圈输出电压相位提前B线圈输出电压相位90度，此时电机正转；如果A线圈输出电压相位落后B线圈输出电压相位90度，此时电机反转。
通过对线圈输出的正弦电压信号通过放大后由比较器转化为方波信号，分别通过采集装置对方波上升沿及下降沿出现次数进行计数，将两计数结果进行叠加，得到步进电机转动步数。
有可能步进电机转动并非完整的一步，此时可将线圈输出电压信号输入微分电路及积分电路，记录微分值及积分值，由于线圈的输出波形为正弦波，由积分结果和微分结果就可得到线圈转动的具体角度。
这样在主备步进电机驱动机构中就可通过从动步进电机的线圈输出信号得到步进电机转动方向及转动步数，转动方向及步数经过处理可作为机构输出角度的另一种采集方式，即机构本身角度传感器的备份角度采集装置。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法，其特征在于，将主电机的输出轴和备电机的输出轴传动连接，使得主电机和备电机同向同步转动；在主电机转动的过程中，备电机的A、B线圈做切割磁场线运动，从而备电机A、B线圈两端输出相位值相差90度或270度的幅值频率相同的两个正弦波信号；比较所述两个正弦波信号的相位差值，得到主电机的转动方向；将两个正弦波信号均转化为方波信号，累积方波信号上升沿及下降沿的总次数，得到主电机的转动步数。
2.如权利要求1所述的一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法，其特征在于，设定电机输出轴顺时针转动为正方向，若A线圈输出信号相位提前B线圈输出信号相位90度，则此时主电机正转；若A线圈输出信号相位落后B线圈输出信号相位90度，则此时主电机反转。
3.如权利要求1所述的一种主备双步进电机中的主电机转动角度采集方法，其特征在于，通过方波信号累加完整一步的转动步数和非完整一步的转动步数，其中，非完整的一步通过微分电路及积分电路得到转动步数。
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