TWI757879B - 編碼裝置、馬達及編碼裝置的控制方法 - Google Patents

Abstract

編碼裝置的控制方法包括：偵測耦接於編碼裝置的馬達的轉子的旋轉角度以產生第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號以執行圈數計數程序；偵測馬達的驅動單元的工作電壓小於電壓設定準位值的期間是否超過預定時間；以及如果所述期間超過所述預定時間，則控制編碼裝置的開關單元切換至編碼裝置的電池單元提供備用電力給編碼裝置並進入低耗電處理程序。

Description

編碼裝置、馬達及編碼裝置的控制方法

本發明是關於一種編碼裝置及編碼裝置的控制方法，且特別是關於一馬達的編碼裝置及編碼裝置的控制方法。

交流伺服馬達內含一個編碼器(encoder)，編碼器提供馬達轉子的角度以供馬達定子切換電流來產生對應的電磁場。伺服馬達安裝在應用的機構上時，可達到位置定位、速度控制或計數馬達旋轉圈數的需求。其中，當馬達連接之系統電源(或稱市電)故障或斷電時，其內部的編碼器則會停止運行。然後，當系統電源復電時，編碼器則須重新計數馬達旋轉圈數。因此，本發明主要目的為解決系統電源在無法正常供電的狀況下，編碼器仍然能提供正確的角度計數的問題，且當系統電源供應恢復正常時，編碼器亦不用重新再做復始(如：重新計數馬達旋轉圈數)的動作，進而符合市場的需求。

本發明的編碼裝置可為一種絕對型編碼器，但不限於此。絕對型編碼器可分為單圈絕對型編碼器及多圈絕對型編碼器，其中多圈絕對型編碼器根據圈數計數功能可分成機械齒輪式、外掛電池式或韋根(Wiegand)轉動發電式等。使用機械齒輪式的絕對型編碼器其圈數計數容量愈大所需齒輪架構空間較大，因而無法具有薄型化設計，而且本身還有磨耗可靠度的問題。因馬達及編碼器都有尺寸及空間的考量，所以目前搭配交流伺服馬達所使用的多圈絕對型編碼器的供電部分大多是使用電池外掛的方式，但使用電池外掛的方式會有安裝空間問題以及電池壽命問題，一般大約使用一年到三年左右就需要進行電池更換。另外，使用韋根轉動發電式的絕對型編碼器實現成本過高，而且會產生對應的頓轉矩，對於高精密的速度控制會產生負向瞬間阻力，且不容易處理。

本發明之目的在於提出一種編碼裝置的控制方法，其中編碼裝置包含開關單元及電池單元且耦接於馬達的驅動單元，且編碼裝置接收來自驅動單元的工作電壓以執行所述控制方法。所述控制方法包括：偵測馬達的轉子的旋轉角度以產生第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號以執行圈數計數程序；偵測工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間是否超過第一預定時間；以及如果第一期間超過第一預定時間，則控制開關單元切換至電池單元提供備用電力給編碼裝置，並進入低耗電處理程序。低耗電處理程序包括：依據第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號執行圈數計數程序；判斷第一期間是否維持超過第一預定時間；如果第一期間維持超過第一預定時間，則進一步判斷第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號閒置的第二期間是否超過第二預定時間；以及如果第二期間超過第二預定時間，則儲存第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號並執行睡眠處理程序。

在一些實施例中，所述控制方法更包括：如果第二期間沒有超過第二預定時間，則依據第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號執行圈數計數程序，並判斷第一期間是否仍維持超過第一預定時間。

在一些實施例中，所述控制方法更包括：當執行睡眠處理程序時，繼續判斷第一期間是否維持超過第一預定時間；如果第一期間沒有維持超過第一預定時間，則控制開關單元切換至驅動單元供應工作電壓給編碼裝置。

在一些實施例中，所述第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號之間的相位差為90度時，圈數計數程序包括：(a)接收第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號(b)判斷第一計數觸發訊號之電壓位準及該第二計數觸發訊號之電壓位準與第一次接收之該第一計數觸發訊號之電壓位準及該第二計數觸發訊號之電壓位準為相同時，增加馬達的旋轉圈數1次；以及(c)重複上述步驟。

本發明之目的在於另提出一種編碼裝置，耦接於馬達的轉子及驅動單元。所述編碼裝置包括：感應單元、控制單元、開關單元以及電池單元。感應單元耦接轉子以感應輸出第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號。控制單元耦接感應單元及驅動單元，並分別接收自感應單元輸出之第一計數觸發訊號、第二計數觸發訊號及自驅動單元輸出之工作電壓，控制單元依據第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號計算馬達之旋轉圈數，並且判斷工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間是否超過第一預定時間。開關單元耦接驅動單元及控制單元。電池單元耦接開關單元。其中當控制單元判斷第一期間超過第一預定時間時，控制單元切換開關單元以讓電池單元提供備用電力給控制單元。其中當電池單元提供備用電力給控制單元時，控制單元依據第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號計算馬達之旋轉圈數，並且判斷第一期間是否維持超過第一預定時間。其中當控制單元判斷第一期間仍維持超過第一預定時間，則控制單元更判斷第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號閒置的第二期間是否超過第二預定時間。其中當控制單元判斷第二期間超過第二預定時間，則控制單元儲存第一計數觸發及第二計數觸發訊號並執行睡眠處理程序。

在一些實施例中，所述控制單元執行睡眠處理程序以停止計算馬達之旋轉圈數。

在一些實施例中，感應單元包括：磁石、第一磁性元件以及第二磁性元件。磁石耦接馬達的轉子，磁石的旋轉角度同於轉子的旋轉角度。第一磁性元件偵測磁石的旋轉角度以輸出第一計數觸發訊號。第二磁性元件偵測磁石的旋轉角度以輸出第二計數觸發訊號。其中控制單元接收第一計數觸發訊號之電壓位準及第二計數觸發訊號之電壓位準。其中當控制單元判斷第一計數觸發訊號之電壓位準及第二計數觸發訊號之電壓位準與第一次接收之第一計數觸發訊號之電壓位準及第二計數觸發訊號之電壓位準為相同時，增加馬達的旋轉圈數1次。

在一些實施例中，所述編碼裝置更包括編碼器線蓋。其中編碼器線蓋由塑料物質所形成以阻隔熱能傳導，且電池單元設置於編碼器線蓋內。

在一些實施例中，所述編碼裝置更包括編碼器線材組。其中電池單元係與編碼器線材組整合為一體。

本發明之目的在於又提出一種馬達包括：轉子、驅動單元、感應單元、控制單元、開關單元以及電池單元。驅動單元輸出工作電壓。感應單元耦接轉子以感應輸出第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號。控制單元耦接感應單元及驅動單元，並分別接收第一計數觸發訊號、第二計數觸發訊號及工作電壓，控制單元依據第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號計算馬達之旋轉圈數，並且判斷工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間是否超過第一預定時間。開關單元耦接驅動單元及控制單元。電池單元耦接開關單元。其中當控制單元判斷第一期間超過第一預定時間時，控制單元切換開關單元以讓電池單元提供備用電力給控制單元。其中當電池單元提供備用電力給控制單元時，控制單元依據第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號計算馬達之旋轉圈數，並且判斷第一期間是否維持超過第一預定時間。其中當控制單元判斷第一期間仍維持超過第一預定時間，則控制單元更判斷第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號閒置的第二期間是否超過第二預定時間。其中當控制單元判斷第二期間超過第二預定時間，則控制單元儲存第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號並執行睡眠處理程序。

在一些實施例中，所述馬達更包括馬達後蓋，其中電池單元係內藏於馬達後蓋之內。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

如圖1所示，馬達200包含驅動單元240、轉子220及編碼裝置100。其中編碼裝置100耦接於驅動單元240及轉子220，用以計算馬達200的旋轉圈數。另外，編碼裝置100包含感應單元120、控制單元140、開關單元160及電池單元180，其中控制單元140分別耦接於開關單元160、感應單元120及驅動單元240，開關單元160分別耦接電池單元180及驅動單元240，以及感應單元120耦接轉子220。

編碼裝置100的感應單元120包括磁石122、第一磁性元件124以及第二磁性元件126。磁石122耦接於馬達200的轉子220以使得磁石122的旋轉角度相同於馬達200的轉子220的旋轉角度。第一磁性元件124偵測磁石122的旋轉角度以輸出第一計數觸發訊號S1，第二磁性元件126偵測磁石122的旋轉角度以輸出第二計數觸發訊號S2。於一些實施例中，第一磁性元件124與第二磁性元件126可以是霍爾元件(hall sensor)或穿隧磁阻(Tunneling Magnetoresistance，TMR)感測器，但本發明不限於此。

如圖2所示，磁石122的一半為北極(N極)，磁石122的另一半為南極(S極)。第一磁性元件124及第二磁性元件126用於感應磁石122旋轉時磁極在N極與S極之間交替地變化，並且根據感應到N極與S極來分別輸出相應的第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2。其中當磁石122旋轉一圈(360度)時，第一磁性元件124提供的第一計數觸發訊號S1與第二磁性元件126提供的第二計數觸發訊號S2的相位差為90度。另外，當第一磁性元件124在感應到磁石122的N極時，第一磁性元件124輸出高準位訊號，反之，當第一磁性元件124在感應到磁石122的S極時，第一磁性元件124輸出低準位訊號；此外，第二磁性元件126與第一磁性元件124動作原理相同，故不再贅述。

如圖1所示，馬達200的驅動單元240耦接至開關單元160的第一輸入節點N1，電池單元180耦接至開關單元160的第二輸入節點N2，開關單元160的輸出節點N3耦接至控制單元140的供電端口。在正常情況下，開關單元160的第一輸入節點N1連接至輸出節點N3，從而使得馬達200的驅動單元240提供的工作電壓給控制單元140。

如圖1所示，編碼裝置100的控制單元140耦接於第一磁性元件124與第二磁性元件126以接收第一計數觸發訊號S1與第二計數觸發訊號S2，控制單元140用以依據第一計數觸發訊號S1與第二計數觸發訊號S2來執行圈數計數程序以計算馬達200的轉子220的旋轉圈數。

圖3(a)及圖3(b)係根據本發明的實施例之依據第一計數觸發訊號S1與第二計數觸發訊號S2來執行圈數計數程序的說明示意圖。配合圖2所示，在本發明的實施例中，控制單元140判斷第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2的相位差是否為正(領先)90度(例如圖3a)或負(落後)90度(例如圖3b)，即分別代表馬達200是處於正轉或反轉之情形。由於第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2的相位差為90度，以圖3a為例作為說明，第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2在轉子0°至360°的電壓分別為LHHL(0110)及LLHH(0011)(上述L代表低電壓位準，H代表高電壓位準，其中，高電壓位準H高於低電壓位準L)，當第一計數訊號S1再次被偵測到為L(0)且第二計數訊號S2被偵測到為L(0)時，即代表磁石旋轉一圈，此時，控制單元140在計算馬達的旋轉圈數時會增加一次(例如：將旋轉圈數加一)。

如圖3b所示，當控制單元140判斷馬達200是處於反轉之情形時，由於第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2的相位差為90度，以圖3b為例作為說明，第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2在轉子0°至360°的電壓分別為LLHH(0011)及LHHL(0110)，當第一計數訊號S1再次被偵測到為L(0)且第二計數訊號S2被偵測到為L(0)時，即代表磁石反向旋轉一圈，此時，控制單元140在計算馬達的旋轉圈數時會減少一次(例如：將旋轉圈數減一)。據此，編碼裝置100的控制單元140即能依據第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2的電壓位準變化情形來執行圈數計數程序以計算馬達200的轉子220的旋轉圈數。

如圖1所示，控制單元140包含儲存單元142，用於儲存馬達旋轉圈數的計數結果，故控制單元140會將所計算得的馬達旋轉圈數加以記錄保存於儲存單元142。在本發明的實施例中，控制單元140及儲存單元142可分別由處理器及記憶體(Memory)實現。處理器係中央處理單元(central processing unit，CPU)、微控制器(microcontroller unit，MCU)或現場可程式化邏輯閘陣列(field programmable gate array，FPGA)等。

請再參閱圖1，編碼裝置100的控制單元140接收來自馬達200的驅動單元240所提供的工作電壓以執行圈數計數程序。換言之，於正常情況下，乃是由馬達200的驅動單元240提供的工作電壓給編碼裝置100的控制單元140來執行圈數計數程序以得知馬達200的轉子220的旋轉圈數。

在本發明的實施例中，當馬達200的驅動單元240無法正常提供工作電壓給編碼裝置100的控制單元140時，將會改由編碼裝置100的電池單元180來提供備用電力給編碼裝置100的控制單元140，從而使得控制單元140仍可正常執行圈數計數程序以得知馬達200的轉子220的旋轉圈數。

圖4係根據本發明實施例之編碼裝置100的控制方法1000的流程圖。控制方法1000包含步驟1100~1800。請一併參閱圖1與圖4，於步驟1100，編碼裝置100的控制單元140接收來自馬達200的驅動單元240所提供的工作電壓以依據第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2來執行圈數計數程序。

其中當第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2之間的相位差為90度時，上述圈數計數程序包括：(a)接收第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2；(b)判斷第一計數觸發訊號S1之電壓位準及第二計數觸發訊號S2之電壓位準與第一次接收之第一計數觸發訊號S1之電壓位準及第二計數觸發訊號S2之電壓位準為相同時，則計算馬達200的旋轉圈數加1；例如：第一次接收到第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2在轉子0°至360°的電壓位準分別為LHHL(0110)及LLHH(0011)，當第一計數訊號S1再次被偵測到為L(0)且第二計數訊號S2被偵測到為L(0)時，即代表磁石旋轉一圈，則控制單元140在計算馬達200的旋轉圈數時會增加一次；(c)重複上述步驟(a)及(b)。

於步驟1200，控制單元140接收馬達200的驅動單元240所提供的工作電壓(舉例而言，工作電壓於正常情況下為5伏特(volt，V)的電壓值)，且控制單元140判斷上述之工作電壓小於電壓設定準位值(例如4V)時的第一期間是否超過第一預定時間(例如1毫秒(ms))。

當控制單元140判斷工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間超過第一預定時間時，控制單元140即判定馬達200的驅動單元240已不能正常提供控制單元140所需的工作電壓。上述之第一期間、第一預定時間與電壓設定準位值的設定乃是為了避免因線路雜訊或電磁干擾導致控制單元140誤判驅動單元240已不能正常供電。於上述的例示中，上述第一預定時間舉例為1毫秒且電壓設定準位值舉例為4伏，但本發明不限於此。

於步驟1200中，如果控制單元140偵測到工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間未超過第一預定時間時，則回到步驟1100，控制單元140繼續接收來自馬達200的驅動單元240所提供的工作電壓以依據第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2來執行圈數計數程序。此外，當工作電壓大於電壓設定準位值時，控制單元140同樣繼續執行圈數計數程序。

另一方面，於步驟1200中，如果控制單元140偵測到工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間超過第一預定時間時，則進入步驟1300：控制單元140判定馬達200的驅動單元240已不能正常提供控制單元140所需的工作電壓，故控制單元140控制開關單元160切換改由讓電池單元180供應備用電力給控制單元140以進入低耗電處理程序。

配合圖1所示，於步驟1200中，如果控制單元140偵測到工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間超過第一預定時間時，控制單元140控制開關單元160，以使開關單元160的第二輸入節點N2連接至輸出節點N3，從而切換由讓電池單元180供應備用電力給控制單元140以進入低耗電處理程序。

其中，低耗電處理程序的操作流程記載於步驟1400-1600。於步驟1400，控制單元140接收來自電池單元180所供應的備用電力以依據第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2來繼續執行圈數計數程序。因此，即使馬達200的驅動單元240無法正常提供工作電壓，編碼裝置100仍可藉由電池單元180供應備用電力給控制單元140而仍可正常執行圈數計數程序。

接著，於步驟1500，控制單元140偵測馬達200的驅動單元240所提供的工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間是否仍維持超過第一預定時間。如果控制單元140判斷工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間沒有維持超過第一預定時間，則代表馬達200的驅動單元240的供電已恢復而可正常提供工作電壓，因此，控制單元140控制開關單元160從第二輸入節點N2連接至輸出節點N3的狀態改切換為第一輸入節點N1連接至輸出節點N3的狀態(如圖1所示)，從而恢復至讓馬達200的驅動單元240供應工作電壓給編碼裝置100的控制單元，並回到步驟1100，編碼裝置100的控制單元140接收來自馬達200的驅動單元240所提供的工作電壓以依據第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2來執行圈數計數程序。

另一方面，於步驟1500中，如果控制單元140判斷工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間仍維持超過第一預定時間，則進入步驟1600：控制單元140判斷第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2處於閒置(idle)狀態的第二期間(意即第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2的電位維持不變化的持續時間)是否超過第二預定時間(例如6秒)。於上述的例示中，第二預定時間舉例為6秒，但本發明不受限於此。

於步驟1600中，如果控制單元140判斷第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2閒置的第二期間沒有超過第二預定時間，則回到步驟1300，繼續執行低耗電處理程序的操作流程(即進行步驟1400-1600)。

另一方面，如果於步驟1600中，控制單元140判斷第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2閒置的第二期間超過第二預定時間，則進入步驟1700：控制單元140可例如透過閂鎖(latch)的電子電路之方式來儲存第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2的電位狀態，並接著進入步驟1800：控制單元140執行睡眠處理程序。於此實施例中，當第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2閒置的第二期間超過第二預定時間，代表馬達200的轉子220已經停止運轉。因此，控制單元140運行睡眠處理程序以停止計數馬達200的旋轉圈數。

另外，控制單元140儲存第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2的電位狀態，以代表於低耗電處理程序中，馬達200的最後旋轉圈數。因此，當馬達200開始運轉時，控制單元140可以接續累計馬達200的旋轉圈數，而不需要重新計算。或者，當驅動單元240輸出的工作電壓恢復時，控制單元140可以接續累計馬達200的旋轉圈數。

於睡眠處理程序中，控制單元140會繼續判斷馬達200的驅動單元240所提供的工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間是否仍維持超過該第一預定時間(步驟1500)。如果工作電壓小於電壓設定準位值的第一期間沒有維持超過第一預定時間，則代表馬達200的驅動單元240的供電已恢復而可正常提供工作電壓，因此回到步驟1100，編碼裝置100的控制單元140接收來自馬達200的驅動單元240所提供的工作電壓以依據第一計數觸發訊號S1及第二計數觸發訊號S2來執行圈數計數程序。

如上所述，在控制單元140於睡眠處理程序的期間，僅進行訊號偵測(即步驟1500與1600)並停止計算馬達200之旋轉圈數，從而能夠有效地節約電池單元180的供電以延長電池單元180的壽命。除此之外，在本發明的實施例中，實現控制單元140的處理器為低功耗處理器，並且，實現控制單元140的電路為低功耗電路，並且，第一磁性元件124與第二磁性元件126為低功耗的磁性元件用以偵測四象限的角度信號(即第一計數觸發訊號S1與第二計數觸發訊號S2)，並將旋轉圈數的計數結果紀錄於儲存單元142。因此，本發明的編碼裝置100可以達到更低功耗。

上述的操作方式不會像韋根轉動發電式的絕對型編碼器有著磁場轉向感應生電所產生的瞬間頓轉矩問題。另外，習知的絕對型編碼器若以電池進行供電時，一般都是以固定間隔時間觸發紅外線發光二極體(InfraRed Emitting diode，IRED)使得光電二極體(photo diode，PD)產生固定間隔時間的一圈絕對定址的資料信號，從而據以判斷正轉或反轉一圈進而累計圈數，當系統電源恢復正常時，編碼器會讀取以累計的圈數同時也讀取碟片上的絕對位置數值，從而能夠傳遞位置資訊給伺服驅動器。然而，這種習知之利用固定間隔時間觸發IRED的方式會比較耗電，從而影響到電池壽命，而且起動轉速也會受到固定間隔時間觸發IRED頻率而受限。

對於本發明的編碼裝置100而言，於馬達200的驅動單元240無法正常供應工作電壓時，以及在馬達200的轉子220不轉動的情況下，控制單元140處於睡眠處理程序並停止計算馬達200之旋轉圈數，以節約電池單元180的供電。而在馬達200的轉子220轉動的情況下，控制單元140進入低耗電處理程序，控制單元140僅有在低耗電處理程序的這一段期間有使電池單元180產生電能消耗。因此可以使得電池單元180的壽命達到十年的使用期間皆不需進行電池更換，而依然可以達到編碼裝置100於馬達200的驅動單元240無法正常供應工作電壓時之旋轉圈數的計數的功能需求。

除此之外，本發明的編碼裝置100於組裝測試完成並且包裝完成後，會經過一段時間才會運送到使用者端，所以於此段時間，編碼裝置100的控制單元140也是處於睡眠處理程序從而節約電池單元180的供電，以達到更省電需求。

本發明的編碼裝置100還針對電池單元180的安裝空間進行較佳的設計。具體而言，習知之搭配交流伺服馬達所使用的多圈絕對型編碼器大都是使用外掛電池式，但這種使用外掛電池的方式會有安裝空間問題。習知的外掛電池的做法一般會將電池裝於電池盒內，再將電池盒安裝於編碼器線上，如此一來，一台馬達外掛一顆電池，比如像機器手臂六軸應用就會需要使用六顆馬達對應六顆電池盒，於其有限的空間內會造成困擾，日後要維修更換電池也會比較麻煩。

圖5係本發明之編碼裝置100的電池單元180安裝於馬達的不同空間位置示意圖。圖5(a)為本發明的電池單元180係內藏於馬達的馬達後蓋300內的位置示意圖。其中馬達後蓋300的空間環境溫度若符合電池單元180之操作溫度規格，就可以將電池單元180內藏於馬達的馬達後蓋300之內。倘若發生電池單元180之品質問題且需要更換電池單元180時，只要直接更換馬達後蓋300即可。伺服馬達應用設備機台一般壽命通常為5~10年，此代表若是設計上可達到10年以上的使用壽命，對使用者來說就不需進行更換電池單元180。

圖5(b)為本發明的電池單元180係內藏於編碼裝置100的編碼器線蓋400內的位置示意圖。若是馬達後蓋的空間環境溫度無法符合電池單元180之操作溫度規格，則可將電池單元180內藏於編碼器線蓋400內。倘若發生電池單元180之品質問題且需要更換電池單元180時，只要直接更換編碼器線蓋400即可。其中編碼器線蓋400由塑料物質所形成以阻隔熱能傳導，編碼器線蓋400內置電池單元180，當控制單元140接收來自馬達200的驅動單元240所提供的工作電壓以執行圈數計數程序時，電池單元180不進行供電，因此發熱量很低，所以只要利用塑膠阻隔本體的熱能傳導即可。當馬達200的驅動單元240無法正常提供的工作電壓時，電池單元180提供備用電力以執行圈數計數程序，因為電路以極低功耗來設計，電池單元180的電流很低，熱耗也很低。

圖5(c)為本發明的電池單元180與連接編碼裝置100的編碼器線材組500(包含線材及接頭端子)整合為一體之示意圖。倘若有發生電池單元180之品質問題且需要更換電池單元180時，只要直接更換編碼器線材組500即可。

綜合上述，本發明提出一種編碼裝置、馬達及其編碼裝置的控制方法，本發明的編碼裝置100不需如同習知之外掛電池式的絕對型編碼器使用外掛電池，因此不會產生安裝空間的問題。再者，本發明的編碼裝置100採用低功耗的電路及元件，且會根據系統電源的狀態和馬達的轉子的轉動狀態來執行旋轉圈數的計數，可以使得電池壽命達到十年以上的使用期間，因此不需在短時間(例如1~3年)內就須進行電池更換。此外，本發明的編碼裝置100透過兩個磁性元件來得知馬達電機的轉子的轉動狀態，不會像韋根轉動發電式的絕對型編碼器有著磁場轉向感應生電所產生的瞬間頓轉矩問題。

以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本發明的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本發明當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建構並未脫離本發明的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本發明精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。

100:編碼裝置 120:感應單元 122:磁石 124:第一磁性元件 126:第二磁性元件 140:控制單元 142:儲存單元 160:開關單元 180:電池單元 200:馬達 220:轉子 240:驅動單元 300:馬達後蓋 400:編碼器線蓋 500:編碼器線材組 1000:控制方法 1100~1800:步驟 H:高電壓位準 L:低電壓位準 N:北極 N1:第一輸入節點 N2:第二輸入節點 N3:輸出節點 S:南極 S1:第一計數觸發訊號 S2:第二計數觸發訊號

從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本發明之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。 [圖1]係根據本發明實施例之馬達的系統方塊圖。 [圖2]係根據本發明實施例之第一計數觸發訊號與第二計數觸發訊號的相位差示意圖。 [圖3a]係根據本發明實施例之根據第一計數觸發訊號與第二計數觸發訊號來執行圈數計數程序的說明示意圖一。 [圖3b]係根據本發明實施例之根據第一計數觸發訊號與第二計數觸發訊號來執行圈數計數程序的說明示意圖二。 [圖4]係根據本發明實施例之編碼裝置的控制方法的流程圖。 [圖5]係根據本發明實施例之編碼裝置的電池單元安裝於馬達的不同空間位置的示意圖。

100:編碼裝置

120:感應單元

122:磁石

124:第一磁性元件

126:第二磁性元件

140:控制單元

142:儲存單元

160:開關單元

180:電池單元

200:馬達

220:轉子

240:驅動單元

N1:第一輸入節點

N2:第二輸入節點

N3:輸出節點

S1:第一計數觸發訊號

S2:第二計數觸發訊號

Claims (11)

1. 一種編碼裝置的控制方法，其中該編碼裝置包含一開關單元及一電池單元且耦接於一馬達的一驅動單元，且該編碼裝置接收來自該驅動單元的一工作電壓以執行該控制方法，其中該控制方法包括： 偵測該馬達的一轉子的旋轉角度以產生一第一計數觸發訊號及一第二計數觸發訊號以執行一圈數計數程序； 偵測該工作電壓小於一電壓設定準位值的一第一期間是否超過一第一預定時間；以及 如果該第一期間超過該第一預定時間，則控制該開關單元切換至該電池單元提供一備用電力給該編碼裝置，並進入一低耗電處理程序，其中該低耗電處理程序包括： 依據該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號執行該圈數計數程序； 判斷該第一期間是否維持超過該第一預定時間； 如果該第一期間維持超過該第一預定時間，則進一步判斷該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號閒置的一第二期間是否超過一第二預定時間；以及 如果該第二期間超過該第二預定時間，則儲存該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號並執行一睡眠處理程序。
2. 如請求項1所述之編碼裝置的控制方法，更包括：如果該第二期間沒有超過該第二預定時間，則依據該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號執行該圈數計數程序，並判斷該第一期間是否仍維持超過該第一預定時間。
3. 如請求項2所述之編碼裝置的控制方法，更包括：當執行該睡眠處理程序時，繼續判斷該第一期間是否維持超過該第一預定時間；如果該第一期間沒有維持超過該第一預定時間，則控制該開關單元切換至該驅動單元供應該工作電壓給該編碼裝置。
4. 如請求項3所述之編碼裝置的控制方法，其中該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號之間的一相位差為90度時，該圈數計數程序包括： (a)接收該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號； (b)判斷該第一計數觸發訊號之電壓位準及該第二計數觸發訊號之電壓位準與第一次接收之該第一計數觸發訊號之電壓位準及該第二計數觸發訊號之電壓位準為相同時，增加該馬達的旋轉圈數1次；以及 (c)重複上述步驟。
5. 一種編碼裝置，耦接於一馬達的一轉子及一驅動單元，其中該編碼裝置包括： 一感應單元，耦接該轉子以感應輸出一第一計數觸發訊號及一第二計數觸發訊號； 一控制單元，耦接該感應單元及該驅動單元，並分別接收自該感應單元輸出之該第一計數觸發訊號、該第二計數觸發訊號及自該驅動單元輸出之一工作電壓，該控制單元依據該第一計數觸發訊號及第二計數觸發訊號計算該馬達之旋轉圈數，並且判斷該工作電壓小於一電壓設定準位值的一第一期間是否超過一第一預定時間； 一開關單元，耦接該驅動單元及該控制單元；以及 一電池單元，耦接該開關單元； 其中當該控制單元判斷該第一期間超過該第一預定時間時，該控制單元切換該開關單元以讓該電池單元提供備用電力給該控制單元； 其中當該電池單元提供該備用電力給該控制單元時，該控制單元依據該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號計算該馬達之該旋轉圈數，並且判斷該第一期間是否維持超過該第一預定時間； 其中當該控制單元判斷該第一期間仍維持超過該第一預定時間，則該控制單元更判斷該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號閒置的一第二期間是否超過一第二預定時間； 其中當該控制單元判斷該第二期間超過該第二預定時間，則該控制單元儲存該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號並執行一睡眠處理程序。
6. 如請求項5所述之編碼裝置，其中該控制單元執行該睡眠處理程序以停止計算該馬達之該旋轉圈數。
7. 如請求項6所述之編碼裝置，其中該感應單元包括： 一磁石，耦接該馬達的該轉子，其中該磁石的旋轉角度同於該轉子的旋轉角度； 一第一磁性元件，偵測該磁石的該旋轉角度以輸出該第一計數觸發訊號；以及 一第二磁性元件，偵測該磁石的該旋轉角度以輸出該第二計數觸發訊號； 其中該控制單元接收該第一計數觸發訊號之電壓位準及該第二計數觸發訊號之電壓位準； 其中當該控制單元判斷該第一計數觸發訊號之電壓位準及該第二計數觸發訊號之電壓位準與第一次接收之該第一計數觸發訊號之電壓位準及該第二計數觸發訊號之電壓位準為相同時，增加該馬達的該旋轉圈數1次。
8. 如請求項5所述之編碼裝置，更包括一編碼器線蓋，其中該編碼器線蓋由塑料物質所形成以阻隔熱能傳導，且該電池單元設置於該編碼器線蓋內。
9. 如請求項5所述之編碼裝置，更包括一編碼器線材組，其中該電池單元係與該編碼器線材組整合為一體。
10. 一種馬達，包括： 一轉子； 一驅動單元，輸出一工作電壓； 一感應單元，耦接該轉子以感應輸出一第一計數觸發訊號及一第二計數觸發訊號； 一控制單元，耦接該感應單元及該驅動單元，並分別接收該第一計數觸發訊號、該第二計數觸發訊號及該工作電壓，該控制單元依據該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號計算該馬達之旋轉圈數，並且判斷該工作電壓小於一電壓設定準位值的一第一期間是否超過一第一預定時間； 一開關單元，耦接該驅動單元及該控制單元；以及 一電池單元，耦接該開關單元； 其中當該控制單元判斷該第一期間超過該第一預定時間時，該控制單元切換該開關單元以讓該電池單元提供備用電力給該控制單元； 其中當該電池單元提供該備用電力給該控制單元時，該控制單元依據該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號計算該馬達之該旋轉圈數，並且判斷該第一期間是否維持超過該第一預定時間； 其中當該控制單元判斷該第一期間仍維持超過該第一預定時間，則該控制單元更判斷該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號閒置的一第二期間是否超過一第二預定時間； 其中當該控制單元判斷該第二期間超過該第二預定時間，則該控制單元儲存該第一計數觸發訊號及該第二計數觸發訊號並執行一睡眠處理程序。
11. 如請求項10所述之馬達，更包括一馬達後蓋，其中該電池單元係內藏於該馬達後蓋之內。

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