TW201533748A - 編碼器之歸零位置設定方法及其電腦程式 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種編碼器之歸零位置設定方法及其電腦程式，包括下列步驟：輸入一UVW三相電壓至一具有複數極數之動力單元，使其驅動該動力單元之一旋轉軸轉動，並使該旋轉軸停止於一第一位置，標記該第一位置為一歸零位置，從該歸零位置開始，以一設定相之電壓值為零作為起始條件，使該UVW三相電壓循環輸出電壓，並驅動該動力單元之該旋轉軸持續旋轉，從該歸零位置開始，根據該動力單元之極數計算該設定相之電壓值為零之出現次數，作為編碼器編碼之依據，本發明係以反向操作，主要在生產製造時可快速將各個編碼器作歸零之動作。

Description

編碼器之歸零位置設定方法及其電腦程式

本發明係有關於一種編碼器之歸零位置設定方法及其電腦程式，尤指一種先藉由輸入一UVW三相電壓至一動力單元之一旋轉軸轉動，並使該旋轉軸停止於一歸零位置，再以一設定相之電壓值為零作為起始條件，並計算該設定相之電壓值為零之出現次數之歸零位置設定方法，及使用一電腦程式執行該編碼器之歸零位置設定方法。

目前，既有設在馬達上之編碼器，主要係安裝於馬達的後端，其主要係藉以偵測馬達主軸轉動的位置、角度、以及轉向等，而既有的編碼器由於結構複雜且安裝不易，因此在組裝時會有花費較多時間，以及在安裝上較為困難。

又，一般而言，馬達的製造業者並沒有同時生產編碼器，因此大部份馬達的製造業者多是額外加購編碼器，再自行將編碼器安裝於馬達上，由於編碼器必需依據馬達轉子角度安裝至馬達上，因此產生了編碼器與馬達對位的問題。而目前一般馬達與編碼器的自動對位方法多採用人工方式處理，主要係藉由有經驗之工程師利用相關工具，量測馬達所輸出的信號，再與編碼器所輸出的資料比對後，最後調整編碼器的角度以符合馬達輸出訊號。雖然上述方法可解決編碼器與馬達之對位問題，但在大量生產上仍存在有不穩定的誤差範圍，且較為花費時間等之缺點。

爰此，本發明人為了改善習知在組裝編碼器上需要以人工方式校正其位置，而較花費時間等之缺點，因此不斷創新研發，進而提出一種編碼器之歸零位置設定方法及其電腦程式，其中，該編碼器之歸零位置設定方法係包括有下列步驟： 輸入一UVW三相電壓至一具有複數極數之動力單元，使其驅動該動力單元之一旋轉軸轉動，並使該旋轉軸停止於一第一位置； 標記該第一位置為一歸零位置； 從該歸零位置開始，以一設定相之電壓值為零作為起始條件，使該UVW三相電壓循環輸出電壓，並驅動該動力單元之該旋轉軸持續旋轉； 從該歸零位置開始，根據該動力單元之極數計算該設定相之電壓值為零之出現次數，作為編碼器編碼之依據。

其中，所述動力單元係為一永磁同步馬達(PMSM)。

其中，所述編碼器係為下列之一：磁性編碼器、光學編碼器。

再者，本創作另提供一種電腦程式，係用以執行於一作業系統，而該電腦程式執行如上所述之編碼器之歸零位置設定方法。

本發明之功效在於：

1.本發明主要利用反向操作，先輸入一UVW三相電壓至一具有複數極數之動力單元，使其驅動該動力單元之一旋轉軸轉動，並使該旋轉軸停止於一歸零位置，從該歸零位置開始，以一設定相之電壓值為零作為起始條件，使該UVW三相電壓循環輸出電壓，並驅動該動力單元之該旋轉軸持續旋轉，根據該動力單元之極數計算該設定相之電壓值為零之出現次數，作為編碼器編碼之依據，進而在生產時可達到快速使編碼器歸零之功效。

2.本發明所輸入之UVW三相電壓較佳是以任二相為直流電壓，而另一相為空接，其設定方式較為簡單。

有關本發明之技術特徵及增進功效，配合下列圖式之較佳實施例即可清楚呈現，首先，請參閱第一圖至第三圖所示，其中，第一圖係為本發明之編碼器之歸零位置設定方法步驟，其係包含有下列步驟：

首先，先輸入一電壓至一動力單元（１），所述動力單元（１）係具有複數極數並包含有一旋轉軸（１１），並有一編碼器（２）連接所述旋轉軸（１１），而在本實施例中，前述輸入之電壓係為一UVW三相電壓（１２），且較佳實施例係輸入所述UVW三相電壓（１２）中之任二相為直流電壓，而另一相之電壓為零，即U相電壓可為正，V相電壓可為負，而W相電壓可為空接，並進一步驅動該動力單元（１）之一旋轉軸（１１）轉動，並使該旋轉軸（１１）停止於一第一位置；再進一步標記該第一位置為一歸零位置；且從該歸零位置開始，以一設定相之電壓值為零作為起始條件，並使該UVW三相電壓（１２）循環輸出電壓，並驅動該動力單元（１）之該旋轉軸（１１）持續旋轉；從該歸零位置開始，根據該動力單元（１）之極數計算該設定相之電壓值為零之出現次數，作為編碼器編碼之依據，其中，所述動力單元（１）係為一永磁同步馬達(PMSM)，而所述永磁同步馬達(PMSM)主要係具有高效率、小體積、不易故障以及易於控制等優點，且所述永磁同步馬達(PMSM)為N極，每轉有N個零點，其中N為偶數[即2、4、6、8、10 …]，在本實施例中，所述永磁同步馬達為10極，即表示每轉一圈會產生10個零點。

進一步要說明的是，所輸入之UVW三相電壓（１２）係為彼此交錯之弦波，因此在該弦波上之任一點皆可為本發明所訂定之歸零位置，但較佳之作法為其中二相為直流電壓，而另一相為零[空接]，並請參閱下表一所示：

UVW+-0-+0+0--0+0+-0-+ 表一

即，當U相電壓為正，V相電壓為負，則W相電壓為空接，或者當U相電壓為負，V相電壓為正，則W相電壓為空接，或者當U相電壓為正，V相電壓為空接，則W相電壓為負，或者當U相電壓為負，V相電壓為空接，則W相電壓為正，或者當U相電壓為空接，V相電壓為正，則W相電壓為負，或者當U相電壓為空接，V相電壓為負，則W相電壓為正等設定之情況，上述各情況主要係依據一電路板（３）上之一驅動器，即所述驅動器係與所述UVW三相電壓（１２）之空接那一相互相對應。

而再進一步利用一讀取單元讀取連接所述旋轉軸（１１）之編碼器（２）之值，並以該歸零位置之值作為零點，而在本實施例中，所述編碼器（２）係為一磁性編碼器，在所述編碼器（２）一端係設有一磁性元件（２１），而所述讀取單元係為一電腦或者一示波器其中之一，所述讀取單元主要係用以觀看輸入至動力單元（１）之UVW三相電壓（１２）使所述旋轉軸（１１）固定之角度之值，並以該值作為零點。

再進一步本發明提供一種電腦程式，主要用以執行於一作業系統，並執行上述編碼器之歸零位置設定方法，將上述為零點之值利用所述電腦程式並透過一輸入排線（３１）寫入與所述編碼器（２）相對應之所述電路板（３）之IC晶片中，其中，所述磁性元件（２１）係與所述電路板（３）相隔有一距離（Ｓ）[如第三圖所示]，主要係用以產生磁感應。

再者，請參閱第四圖及第五圖所示，在本實施例中，所述永磁同步馬達(PMSM)係為10極，而由第四圖可知在所述動力單元（１）中係包含有5個N極片（１３１）與5個S極片（１３２），而生產者每次在裝設所述編碼器（２）時，所述編碼器（２）上之磁性元件（２１）並非會與所述動力單元（１）所包含之N極片（１３１）與S極片（１３２）位置一致，因此本發明首先先輸入一UVW三相電壓（１２）[如第一圖所示]至所述動力單元（１）中，並使得所述動力單元（１）之旋轉軸（１１）固定在一角度，也就是說，所述N極片（１３１）與所述S極片（１３２）會固定在一角度， 並進一步利用所述讀取單元讀取連接所述旋轉軸（１１）之編碼器（２）之值，並以該值作為零點，再進一步將上述為零點之值利用一程式寫入與所述編碼器（２）相對應之電路板（３）之IC晶片中，再者，在裝設另一個編碼器（２）於所述動力單元（１）上時，所述編碼器（２）一開始之磁性元件（２１）並非與輸入UVW三相電壓（１２）[如第一圖所示]至所述動力單元（１）中時，所述旋轉軸（１１）固定之角度相同，因此，利用上述設定好之零點位置之值寫入至IC晶片中，並加以對所述編碼器（２）作歸零之動作，以確保在生產時，每一個動力單元（１）上之N極片（１３１）與所述S極片（１３２）會與所述編碼器（２）上之磁性元件（２１）與設定之零點位置相同，故本發明可有效改善目前習知在裝設編碼器（２）於動力單元（１）時，需花費更多之時間加以調整，並進一步對位，也就是說，本發明可藉由上述設定之方法可有效節省生產時所述編碼器（２）與所述動力單元（１）之對位時間。

另，本發明主要之優點在於：只需要一開始設定零點之動作，而無需以人工方式一一調整編碼器（２）和旋轉軸（１１）之間的角度關係，也就是說，編碼器（２）可以以任意初始角度直接安裝在動力單元（１）上，主要再藉由已設定好零點位置之值之IC晶片將所述編碼器（２）與旋轉軸（１１）之間的角度校正，其操作簡單，且較快速、方便及省時。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。 【主要元件符號說明】

（１）‧‧‧動力單元
（１１）‧‧‧旋轉軸
（１２）‧‧‧UVW三相電壓
（１３１）‧‧‧N極片
（１３２）‧‧‧S極片
（２）‧‧‧編碼器
（２１）‧‧‧磁性元件
（３）‧‧‧電路板
（３１）‧‧‧輸入排線
（Ｓ）‧‧‧距離

[第一圖]係為本發明之步驟圖。 [第二圖]係為本發明應用在馬達之構造示意圖。 [第三圖]係為本發明第二圖之側視圖，說明磁性元件與電路板上之IC晶片相隔有一感應距離。 [第四圖]係為本發明之示意圖，說明馬達內分別包含有5個N極片與S極片。 [第五圖]係為本發明之另一示意圖，說明磁性元件與馬達內之N極片、S極片之相對位置。

Claims (4)

1. 一種編碼器之歸零位置設定方法，包括有下列步驟： 輸入一UVW三相電壓至一具有複數極數之動力單元，使其驅動該動力單元之一旋轉軸轉動，並使該旋轉軸停止於一第一位置； 標記該第一位置為一歸零位置； 從該歸零位置開始，以一設定相之電壓值為零作為起始條件，使該UVW三相電壓循環輸出電壓，並驅動該動力單元之該旋轉軸持續旋轉； 從該歸零位置開始，根據該動力單元之極數計算該設定相之電壓值為零之出現次數，作為編碼器編碼之依據。
2. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器之歸零位置設定方法，其中，所述動力單元係為一永磁同步馬達(PMSM)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器之歸零位置設定方法，其中，所述編碼器係為下列之一：磁性編碼器、光學編碼器。
4. 一種電腦程式，用以執行於一作業系統，該電腦程式執行如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之編碼器之歸零位置設定方法。