CN204831346U - 一种增量式光电编码器的相位零点调试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增量式光电编码器的相位零点调试仪，其包括由检测模块接口、发光二极管和第三电阻组成的编码器相位零点检测模块和伺服电机控制模块；检测模块接口的第一个接线端子接入+5V电压且与编码器的电源端连接，第二个接线端子接地且与编码器的接地端连接，第三电阻的第一端通过第三个接线端子与编码器的Z相的正极端连接，发光二极管的负极端通过第四个接线端子与编码器的Z相的负极端连接，发光二极管的正极端与第三电阻的第二端连接；发光二极管刚点亮时使伺服电机自锁，编码器安装于伺服电机上后使伺服电机解锁，转子转动后使伺服电机自锁；优点是能有效地减少零点校对的工作量，提高零点校对效率，并能有效地提高零点校对精度。

Description

一种增量式光电编码器的相位零点调试仪

技术领域

本实用新型涉及一种编码器，尤其是涉及一种增量式光电编码器的相位零点调试仪。

背景技术

编码器是伺服系统的重要组成部分，编码器的分辨率和装配精度会直接影响伺服系统的控制精度。编码器按原理可分为很多种，增量式光电编码器是其中常见的一种。为了使伺服电机工作时获得最佳输出效果，在使用伺服电机之前需要将增量式光电编码器的相位零点与伺服电机的转子磁极的相位零点对齐，这项工作目前一般在伺服电机出厂前由伺服电机生产厂家人工校对完成，具体过程为：先将示波器的一个探头与增量式光电编码器的Z相连接，将示波器的另一个探头与伺服电机的V相和W相连接；然后将增量式光电编码器固定于伺服电机上；接着通过手摇伺服电机的转子，在示波器上观察增量式光电编码器的Z相与伺服电机的V-W相波形的相对位置来逐步调节增量式光电编码器与伺服电机的相对位置，最终实现相位零点的对齐，这种人工校对增量式光电编码器的相位零点与伺服电机的转子磁极的相位零点的方式，不仅操作步骤较为繁琐，导致工作效率低下，而且人工观察示波器上显示的波形，必然会存在观察误差，导致校对精度不高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、成本低的增量式光电编码器的相位零点调试仪，其能够有效地减少零点校对的工作量，提高零点校对效率，并能够有效地提高零点校对精度。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种增量式光电编码器的相位零点调试仪，其特征在于包括编码器相位零点检测模块和用于控制伺服电机自锁和解锁的伺服电机控制模块；所述的编码器相位零点检测模块由检测模块接口、发光二极管和第三电阻组成，所述的检测模块接口的第一个接线端子接入+5V电压，且与增量式光电编码器的电源端连接，所述的检测模块接口的第二个接线端子接地，且与增量式光电编码器的接地端连接，所述的第三电阻的第一端通过所述的检测模块接口的第三个接线端子与增量式光电编码器的Z相的正极端连接，所述的发光二极管的负极端通过所述的检测模块接口的第四个接线端子与增量式光电编码器的Z相的负极端连接，所述的发光二极管的正极端与所述的第三电阻的第二端连接；所述的发光二极管刚刚点亮时使所述的伺服电机控制模块控制伺服电机自锁在零点位置，增量式光电编码器安装于伺服电机上后使所述的伺服电机控制模块控制伺服电机解锁，伺服电机的转子转动10°～30°后使所述的伺服电机控制模块控制伺服电机再次自锁在零点位置，此时所述的发光二极管仍发光表明增量式光电编码器的相位零点与伺服电机的转子磁极的相位零点已对齐。

所述的伺服电机控制模块由具有两个常开触点和两个常闭触点及两个公共端的第一继电器、具有两个常开触点和两个常闭触点及两个公共端的第二继电器、第一按钮、第二按钮和第四电阻组成，所述的第二继电器的接地端和所述的第二继电器的第一个常闭触点均接地，所述的第二继电器的电源端通过所述的第二按钮接入+24V电压，所述的第一继电器的接地端与所述的第二继电器的第一个公共端连接，所述的第一继电器的电源端通过所述的第一按钮接入+24V电压，所述的第一继电器的电源端与所述的第一继电器的第一个常开触点连接，所述的第一继电器的第一个公共端和第二个公共端均接入+24V电压，所述的第一继电器的第二个常开触点与所述的第四电阻的第一端连接，且其公共连接端与伺服电机的U相连接，所述的第四电阻的第二端与伺服电机的V相连接，所述的第四电阻的第二端接地；所述的伺服电机控制模块初始状态时所述的第一继电器的第一个常闭触点与第一个公共端吸合、所述的第一继电器的第二个常闭触点与第二个公共端吸合，且所述的第二继电器的第一个常闭触点与第一个公共端吸合、所述的第二继电器的第二个常闭触点与第二个公共端吸合；所述的第一按钮按下并自动恢复呈松开状态后伺服电机自锁在零点位置，所述的第二按钮按下并自动恢复呈松开状态后伺服电机解锁。

该相位零点调试仪还包括用于为所述的编码器相位零点检测模块和所述的伺服电机控制模块供电的电源模块，所述的电源模块由电源模块接口、型号为34063的电源芯片、第一电阻、第二电阻、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第一电解电容、第二电解电容、第一电容和第二电容组成，伺服电机的V相通过所述的电源模块接口的第一个接线端子与所述的第四电阻的第二端连接，伺服电机的U相通过所述的电源模块接口的第二个接线端子与所述的第四电阻的第一端连接，所述的电源模块接口的第三个接线端子接地，所述的电源模块接口的第三个接线端子分别与所述的第二电容的另一端、所述的第一电解电容的负极端、所述的第二电阻的第二端、所述的第二电解电容的负极端、所述的第二二极管的正极端、所述的第一电容的另一端和所述的电源芯片的第4脚连接，所述的电源模块接口的第四个接线端子接入+24V电压，所述的电源模块接口的第四个接线端子与所述的第一二极管的正极端连接，所述的第一二极管的负极端与所述的第二电感的一端连接，且其公共连接端为用于向所述的伺服电机控制模块供电的+24V电压供电端，所述的第二电感的另一端分别与所述的第二电容的一端、所述的第一电解电容的正极端及所述的电源芯片的第1脚、第6脚、第7脚、第8脚连接，所述的电源芯片的第2脚分别与所述的第一电感的一端和所述的第二二极管的负极端连接，所述的第一电感的另一端分别与所述的第二电解电容的正极端和所述的第一电阻的第二端连接，且其公共连接端为用于向所述的编码器相位零点检测模块供电的+5V电压供电端，所述的第一电阻的第一端与所述的第二电阻的第一端连接，且其公共连接端与所述的电源芯片的第5脚连接，所述的电源芯片的第3脚与所述的第一电容的一端连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1）设计了编码器相位零点检测模块和用于控制伺服电机自锁和解锁的伺服电机控制模块，工作时先调节增量式光电编码器的转轴使编码器相位零点检测模块中的发光二极管点亮，在刚点亮时停止调节增量式光电编码器的转轴，并使伺服电机控制模块控制伺服电机自锁在零点位置，然后将增量式光电编码器安装于伺服电机上，在安装过程中保持发光二极管处于点亮状态，再使伺服电机控制模块控制伺服电机解锁，接着人工转动伺服电机的转子转动10°～30°，再使伺服电机控制模块控制伺服电机再次自锁在零点位置，此时发光二极管仍发光表明增量式光电编码器的相位零点与伺服电机的转子磁极的相位零点已对齐，即利用了一个发光二极管来指示增量式光电编码器的相位零点与伺服电机的转子磁极的相位零点是否已对齐，由于零点校对时只需人工调节增量式光电编码器的转轴和人工转动伺服电机的转子即可，人工操作步骤少，因此有效地提高了零点校对效率；另一方面，只需通过观察发光二极管是否还亮着，就能确定零点校对结果，因此有效地提高了零点校对精度。

2）该相位零点调试仪工作时只需人工调节增量式光电编码器的转轴和人工转动伺服电机的转子即可，使用极为方便。

3）该相位零点调试仪中的编码器相位零点检测模块利用一个发光二极管进行结果指示，电路结构简单，且无需使用芯片，降低了成本，也使得编码器相位零点检测模块的工作更加稳定。

附图说明

图1为本实用新型的相位零点调试仪的组成示意图；

图2为本实用新型的相位零点调试仪中的编码器相位零点检测模块的电路图；

图3为本实用新型的相位零点调试仪中的伺服电机控制模块的电路图；

图4为本实用新型的相位零点调试仪中的电源模块的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提出的一种增量式光电编码器的相位零点调试仪，如图1所示，其包括编码器相位零点检测模块1、用于控制伺服电机自锁和解锁的伺服电机控制模块2、用于为编码器相位零点检测模块1和伺服电机控制模块2供电的电源模块3。

如图2所示，编码器相位零点检测模块1由检测模块接口TM1、发光二极管D3和第三电阻R3组成，检测模块接口TM1的第一个接线端子接入+5V电压，且与增量式光电编码器的电源端连接，检测模块接口TM1的第二个接线端子接地，且与增量式光电编码器的接地端连接，第三电阻R3的第一端通过检测模块接口TM1的第三个接线端子与增量式光电编码器的Z相的正极端连接，发光二极管D3的负极端通过检测模块接口TM1的第四个接线端子与增量式光电编码器的Z相的负极端连接，发光二极管D3的正极端与第三电阻R3的第二端连接；发光二极管D3刚刚点亮时使伺服电机控制模块控制伺服电机自锁在零点位置，增量式光电编码器安装于伺服电机上后使伺服电机控制模块控制伺服电机解锁，伺服电机的转子转动10°～30°（如转动20°）后使伺服电机控制模块控制伺服电机再次自锁在零点位置，此时发光二极管D3仍发光表明增量式光电编码器的相位零点与伺服电机的转子磁极的相位零点已对齐。

如图3所示，伺服电机控制模块2由具有两个常开触点和两个常闭触点及两个公共端的第一继电器K1、具有两个常开触点和两个常闭触点及两个公共端的第二继电器K2、第一按钮S1、第二按钮S2和第四电阻R4组成，第二继电器K2的接地端和第二继电器K2的第一个常闭触点均接地，第二继电器K2的电源端通过第二按钮S2接入+24V电压，第一继电器K1的接地端与第二继电器K2的第一个公共端连接，第一继电器K1的电源端通过第一按钮S1接入+24V电压，第一继电器K1的电源端与第一继电器K1的第一个常开触点连接，第一继电器K1的第一个公共端和第二个公共端均接入+24V电压，第一继电器K1的第二个常开触点与第四电阻R4的第一端连接，且其公共连接端与伺服电机的U相连接，第四电阻R4的第二端与伺服电机的V相连接，第四电阻R4的第二端接地；伺服电机控制模块初始状态时第一继电器K1的第一个常闭触点与第一个公共端吸合、第一继电器K1的第二个常闭触点与第二个公共端吸合，且第二继电器K2的第一个常闭触点与第一个公共端吸合、第二继电器K2的第二个常闭触点与第二个公共端吸合；第一按钮S1按下并自动恢复呈松开状态后伺服电机自锁在零点位置，第二按钮S2按下并自动恢复呈松开状态后伺服电机解锁。

如图4所示，电源模块3由电源模块接口TM2、型号为34063的电源芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电解电容C1、第二电解电容C4、第一电容C2和第二电容C3组成，伺服电机的V相通过电源模块接口TM2的第一个接线端子与第四电阻R4的第二端连接，伺服电机的U相通过电源模块接口TM2的第二个接线端子与第四电阻R4的第一端连接，电源模块接口TM2的第三个接线端子接地，电源模块接口TM2的第三个接线端子分别与第二电容C3的另一端、第一电解电容C1的负极端、第二电阻R2的第二端、第二电解电容C4的负极端、第二二极管D2的正极端、第一电容C2的另一端和电源芯片U1的第4脚连接，电源模块接口TM2的第四个接线端子接入+24V电压，电源模块接口TM2的第四个接线端子与第一二极管D1的正极端连接，第一二极管D1的负极端与第二电感L2的一端连接，且其公共连接端为用于向伺服电机控制模块供电的+24V电压供电端，第二电感L2的另一端分别与第二电容C3的一端、第一电解电容C1的正极端及电源芯片U1的第1脚、第6脚、第7脚、第8脚连接，电源芯片U1的第2脚分别与第一电感L1的一端和第二二极管D2的负极端连接，第一电感L1的另一端分别与第二电解电容C4的正极端和第一电阻R1的第二端连接，且其公共连接端为用于向编码器相位零点检测模块供电的+5V电压供电端，第一电阻R1的第一端与第二电阻R2的第一端连接，且其公共连接端与电源芯片U1的第5脚连接，电源芯片U1的第3脚与第一电容C2的一端连接。

该相位零点调试仪的工作原理为：事先将编码器相位零点检测模块与增量式光电编码器连接好，将伺服电机控制模块与伺服电机连接好，再使电源模块通电，使得编码器相位零点检测模块和伺服电机控制模块处于工作状态；电源模块通电后，调节增量式光电编码器的转轴使发光二极管点亮，在发光二极管刚好被点亮时停止调节增量式光电编码器的转轴，然后按下第一按钮并使第一按钮自动恢复呈松开状态，此时伺服电机自锁在零点位置，接着将增量式光电编码器安装于伺服电机上，在安装过程中应保持发光二极管处于点亮状态，之后按下第二按钮并使第二按钮自动恢复呈松开状态，此时伺服电机解锁，再手工转动伺服电机的转子10°～30°，最后按下第一按钮并使第一按钮自动恢复呈松开状态，此时伺服电机再次自锁在零点位置，如果发光二极管仍亮着，则说明增量式光电编码器的相位零点与伺服电机的转子磁极的相位零点已对齐；如果发光二极管未亮着，则说明增量式光电编码器的相位零点与伺服电机的转子磁极的相位零点未对齐，可重复上述过程。

该相位零点调试仪中的编码器相位零点检测模块使用发光二极管代替原来的观察示波器调整零点的方式，经过试验，编码器相位零点检测模块可以快速准确地找到增量式光电编码器的相位零点并使其随时稳定在零点，方便增量式光电编码器的安装工作；使用伺服电机控制模块（继电器自锁）控制伺服电机回零点动作，通过第一按钮控制向伺服电机两相通入直流电，可以方便地找到伺服电机的转子磁极的相位零点，配合编码器相位零点检测模块，即可实现编码器相位零点检测模块的相位零点与伺服电机的转子磁极的相位零点的对齐，并可通过第二按钮解锁伺服电机的转子，略微转动伺服电机的转子后再次通电以检测对齐的准确性，保证了对齐的精确度。

Claims (3)

1.一种增量式光电编码器的相位零点调试仪，其特征在于包括编码器相位零点检测模块和用于控制伺服电机自锁和解锁的伺服电机控制模块；所述的编码器相位零点检测模块由检测模块接口、发光二极管和第三电阻组成，所述的检测模块接口的第一个接线端子接入+5V电压，且与增量式光电编码器的电源端连接，所述的检测模块接口的第二个接线端子接地，且与增量式光电编码器的接地端连接，所述的第三电阻的第一端通过所述的检测模块接口的第三个接线端子与增量式光电编码器的Z相的正极端连接，所述的发光二极管的负极端通过所述的检测模块接口的第四个接线端子与增量式光电编码器的Z相的负极端连接，所述的发光二极管的正极端与所述的第三电阻的第二端连接；所述的发光二极管刚刚点亮时使所述的伺服电机控制模块控制伺服电机自锁在零点位置，增量式光电编码器安装于伺服电机上后使所述的伺服电机控制模块控制伺服电机解锁，伺服电机的转子转动10°～30°后使所述的伺服电机控制模块控制伺服电机再次自锁在零点位置，此时所述的发光二极管仍发光表明增量式光电编码器的相位零点与伺服电机的转子磁极的相位零点已对齐。

2.根据权利要求1所述的一种增量式光电编码器的相位零点调试仪，其特征在于所述的伺服电机控制模块由具有两个常开触点和两个常闭触点及两个公共端的第一继电器、具有两个常开触点和两个常闭触点及两个公共端的第二继电器、第一按钮、第二按钮和第四电阻组成，所述的第二继电器的接地端和所述的第二继电器的第一个常闭触点均接地，所述的第二继电器的电源端通过所述的第二按钮接入+24V电压，所述的第一继电器的接地端与所述的第二继电器的第一个公共端连接，所述的第一继电器的电源端通过所述的第一按钮接入+24V电压，所述的第一继电器的电源端与所述的第一继电器的第一个常开触点连接，所述的第一继电器的第一个公共端和第二个公共端均接入+24V电压，所述的第一继电器的第二个常开触点与所述的第四电阻的第一端连接，且其公共连接端与伺服电机的U相连接，所述的第四电阻的第二端与伺服电机的V相连接，所述的第四电阻的第二端接地；所述的伺服电机控制模块初始状态时所述的第一继电器的第一个常闭触点与第一个公共端吸合、所述的第一继电器的第二个常闭触点与第二个公共端吸合，且所述的第二继电器的第一个常闭触点与第一个公共端吸合、所述的第二继电器的第二个常闭触点与第二个公共端吸合；所述的第一按钮按下并自动恢复呈松开状态后伺服电机自锁在零点位置，所述的第二按钮按下并自动恢复呈松开状态后伺服电机解锁。

3.根据权利要求2所述的一种增量式光电编码器的相位零点调试仪，其特征在于该相位零点调试仪还包括用于为所述的编码器相位零点检测模块和所述的伺服电机控制模块供电的电源模块，所述的电源模块由电源模块接口、型号为34063的电源芯片、第一电阻、第二电阻、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第一电解电容、第二电解电容、第一电容和第二电容组成，伺服电机的V相通过所述的电源模块接口的第一个接线端子与所述的第四电阻的第二端连接，伺服电机的U相通过所述的电源模块接口的第二个接线端子与所述的第四电阻的第一端连接，所述的电源模块接口的第三个接线端子接地，所述的电源模块接口的第三个接线端子分别与所述的第二电容的另一端、所述的第一电解电容的负极端、所述的第二电阻的第二端、所述的第二电解电容的负极端、所述的第二二极管的正极端、所述的第一电容的另一端和所述的电源芯片的第4脚连接，所述的电源模块接口的第四个接线端子接入+24V电压，所述的电源模块接口的第四个接线端子与所述的第一二极管的正极端连接，所述的第一二极管的负极端与所述的第二电感的一端连接，且其公共连接端为用于向所述的伺服电机控制模块供电的+24V电压供电端，所述的第二电感的另一端分别与所述的第二电容的一端、所述的第一电解电容的正极端及所述的电源芯片的第1脚、第6脚、第7脚、第8脚连接，所述的电源芯片的第2脚分别与所述的第一电感的一端和所述的第二二极管的负极端连接，所述的第一电感的另一端分别与所述的第二电解电容的正极端和所述的第一电阻的第二端连接，且其公共连接端为用于向所述的编码器相位零点检测模块供电的+5V电压供电端，所述的第一电阻的第一端与所述的第二电阻的第一端连接，且其公共连接端与所述的电源芯片的第5脚连接，所述的电源芯片的第3脚与所述的第一电容的一端连接。