专利名称：马达绝对位置的信号处理装置的制作方法
技术领域：
本发明有关一种位置信号处理装置，尤指一种马达绝对位置的信号处理装
背景技术：
伺服机构系统(servo mechanism system),指经由闭回路控制方式达到 一 个 机械系统位置、速度、或加速度控制的系统。 一个伺服系统的构成通常包含受 控体(plant)、致动器(actuator)、控制器(controller)等几个部分，受控体指被控
制的对象，例如格机械手臂，或是一个机械工作平台。致动器的功能在于主要 提供受控体的动力，可能以气压、油压、或是电力驱动的方式呈现，若是釆用 油压驱动方式， 一般称之为油压伺服系统。目前绝大多数的伺服系统釆用电力 驱动方式，致动器包含了马达与功率放大器，特别设计应用于伺服系统的马达 称之为伺服马达(servo motor),通常内含位置反馈装置，如光电编码器(optical encoder)或是解角器(resolver)，目前主要应用于工业界的伺服马达包括直流伺 服马达、永磁交流伺服马达、与感应交流伺服马达，其中又以永磁交流伺服马 达占绝大多数。控制器的功能在于提供整个伺服系统的闭路控制，如扭矩控制、 速度控制、与位置控制等。目前一般工业用伺服驱动器(servo drive)通常包含了 控制器与功率放大器。
上述所提到的伺服马达通常内含位置反馈装置，则是透过光电编码器 (optical encoder)提供增量型信号(Incremental signals)及绝对位置信号(Absolute position signals),该增量型信号及绝对位置信号均分别有"SIN; /SIN(反相信 号)〃 及"COS; /COS(反相信号)〃 两组的差动输出。该绝对位置信号主要提 供该光电编码器起始位置的信号给马达绝对位置信号处理装置处理，将该处理过的信号传至该信号处理器进行判断，当光电编码器开始随着组装的电机运行
后，该信号处理器(数字信号处理器(DSP, Digital Signal Processor)或微控制单 元(MCU, Micro Control Unit))转为处理增量型信号。由于绝对位置信号只是 利用在光电编码器开始运转前的定位阶段，所以该马达绝对位置信号处理装置 在处理绝对位置信号"SIN; /SIN(反相信号)〃 及"COS; /COS(反相信号)〃 两组差动信号时，必须使用两组的信号整合放大单元及两组的光耦合器的隔离 单元的线路侦测(如图1所示)，以增加线路设计的复杂度。此外，供应光电编 码器的电源一般与信号处理器(DSP或MCU)隔离，目前坊间具有传输隔离的 模拟信号组件除了体积大之外，其价格也高，因此若釆两组侦测线路设计，会 造成成本增加。
发明内容
本发明的主要目的，是利用两个模拟开关，由信号处理器(DSP或MCU) 所输出的致能信号控制后，以切换读取绝对位置信号的"SIN; /SIN(反相信号) 〃及"COS; /COS(反相信号)〃 两组差动信号。
为达到上述的目的，本发明所提供的马达绝对位置的信号处理装置，包括 第一开关、第二开关、信号整合放大单元、第一隔离单元、第二隔离单元及反 相器。其中，该第一开关与该光电编码器电性连接，用以接收光电编码器所输 出的"SIN;/SIN〃差动信号。该第二开关与该光电编码器及第一开关电性连接， 用以接收光电编码器所输出的的"COS; /COS"差动信号。该信号整合放大单 元与该第一、二开关电性连接，用以接收第一或第二开关所输出的两个差动信 号整合放大输出。该第一隔离单元与该信号整合放大单元及信号处理器电性连 接，用以隔离信号传输中的噪声干扰。该第二隔离组件与该信号处理器电性连 接，用以隔离信号传输中的噪声干扰。该反相器以输入端与该第二隔离组件及 第一开关电性连接，而输出端与该第二开关电性连接，用以接收第二隔离组件 所输出的致能信号(Enable Signal),以切换该第 一 或第二开关动作。
本发明与传统相比减少了一组绝对位置信号的线路，精简了线路，同时降低了成本。
图i为传统马达绝对位置信号处理装置及信号处理器连接示意图； 图2为本发明的马达控制系统方块示意图3为本发明的马达绝对位置信号处理装置的电路方块与信号处理器连接 示意图4为本发明的马达绝对位置信号与信号处理器输出的控制信号时序示意
附图标记说明 信号处理器l 马达3
马达绝对位置信号处理装置
第二开关52 第一隔离单元54 反相器56
驱动器2
光电编码器4
第一开关51
信号整合放大单元53
第二隔离单元55
马达绝对位置信号6、 具体实施例方式
现有关本发明的技术内容及详细说明，现配合
如下 请参阅图2，为本发明的马达控制系统方块示意图。如图2所示该马达 控制系统包括信号处理器(DSP或MCU)l、驱动器(绝缘栅双极型晶体管 (IGBT， Insu-lated Gate Bipolar Transistors )模块)2 、马达3、光电编码器4及 马达绝对位置信号处理装置5。
在控制马达3运转时，该光电编码器4会提供增量型信号(Incremental signals)及绝对位置信号(Absolute position signals)，该增量型信号及绝对位置信 号均分别有"SIN; /SIN(反相信号)〃 及"COS; /COS(反相信号)〃 两组的差 动输出。其中，该绝对位置信号主要提供该光电编码器4起始位置的信号给马达绝对位置信号处理装置5，经过马达绝对位置信号处理装置5处理后，将该
处理过的信号传至该信号处理器1处理，即可输出控制信号至驱动器2，由该 驱动器2输出驱动信号驱动该马达3运转。
请参阅图3,为本发明的马达绝对位置信号处理装置5的电路方块与信号 处理器l连接示意图。同时，请一并参阅图2所示该马达绝对位置信号处理 装置5,包括第一开关51、第二开关52、信号整合放大单元53、第一隔离单 元54、第二隔离单元55及反相器56。该第一开关51为模拟开关(Analog Switch),与该光电编码器4电性连接，用以接收光电编码器4所输出的"SIN; /SIN(反相信号)〃 差动信号。
该第二开关52为模拟开关(Analog Switch),与该光电编码器4及第一开关 51电性连接，用以接收光电编码器4所输出的"COS; /COS(反相信号)〃 差动 信号。
该信号整合放大单元53为放大器，与该第一、二开关51、 52电性连接， 用以接收第一开关51或第二开关52所输出的两个差动信号整合放大输出。
该第一隔离单元54为光耦合组件，与该信号整合放大单元53及信号处理 器l电性连接，用以隔离信号传输中的噪声干扰。
该第二隔离单元55为光耦合组件，与该信号处理器l电性连接，用以隔离 信号传输中的噪声干扰。
该反相器56以输入端与该第二隔离单元55及第一开关51电性连接，并以 输出端与该第二开关52电性连接。该反相器56接收第二隔离单元55所输出的 致能信号(Enable Signal),以切换该第一或第二开关51或52动作。
请参阅图3、图4,分别为本发明的马达绝对位置信号处理装置的电路方块 与信号处理器连接示意图及控制信号时序示意图。如图4所示当马达控制系 统在起动马达动作前，必须知道马达的起始位置，因此该信号处理器l输出致 能信号(如图4c)经第二隔离单元55至反相器56时，该致能信号为"1〃高电 位时，该经过反相器56时转变为"0〃低电位，该第一开关51动作，而该第二 开关52不动作，此时第一开关51使"SIN; /SIN(反相信号)〃 两个差动信号输出，经过信号整合放大单元53及第一隔离单元54处理后，该信号处理器l所 接收到的信号，如图4a所示的马达绝对位置信号6。
该致能信号为"0〃低电位时，经过反相器56时转变为"1〃高电位，该第 一开关51不动作，而该第二开关52动作，此时第二开关52使"COS; /COS (反 相信号)〃 差动信号输出，经过信号整合放大单元53及第一隔离单元54处理后， 该信号处理器l所接收到的信号，如图4b所示的马达绝对位置信号7。
上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。即 凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，均为本发明专利范围所涵盖。
权利要求
1、一种马达绝对位置的信号处理装置，与马达控制系统的信号处理器及光电编码器电性连接，以接收″SIN；/SIN″及″COS；/COS″两组差动信号控制马达运转，包括第一开关，与该光电编码器电性连接；第二开关，与该光电编码器及第一开关电性连接；信号整合放大单元，与该第一、二开关电性连接；第一隔离单元，与该信号整合放大单元及信号处理器电性连接；第二隔离单元，与该信号处理器电性连接；反相器，与该第二隔离单元及第一、二开关电性连接；其特征在于，该信号处理器输出致能信号，经过反相器处理，以切换第一或第二开关动作，将光电编码器所输出的″SIN；/SIN″及″COS；/COS″两组差动信号整合放大后传输至信号处理器中。
2、 如权利要求l所述的马达绝对位置的信号处理装置，其特征在于，所述 第一开关为模拟开关。
3、 如权利要求l所述的马达绝对位置的信号处理装置，其特征在于，所述 第二开关为模拟开关。
4、 如权利要求l所述的马达绝对位置的信号处理装置，其特征在于，所述 信号整合放大单元为放大器。
5、 如权利要求l所述的马达绝对位置的信号处理装置，其特征在于，所述 第一隔离单元为光耦合器。
6、 如权利要求l所述的马达绝对位置的信号处理装置，其特征在于，所述 第二隔离单元为光耦合器。
全文摘要
一种马达绝对位置的信号处理装置，与马达控制系统的信号处理器及光电编码器电性连接，包括第一开关，与该光电编码器电性连接；第二开关，与该光电编码器及第一开关电性连接；信号整合放大单元，与该第一、二开关电性连接；第一隔离单元，与该信号整合放大单元及信号处理器电性连接；第二隔离单元，与该信号处理器电性连接；反相器，以输入端与该第二隔离组件及第一开关电性连接，该输出端与该第二开关电性连接。该信号处理器输出致能信号，经过反相器处理，以切换第一或第二开关动作，使光编码器的“SIN；/SIN”及“COS；/COS”两组差动信号经信号整合放大单元处理后传输至信号处理器。
文档编号G01D5/26GK101451861SQ20071019559
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月7日 优先权日2007年12月7日
发明者谢文政 申请人:台达电子工业股份有限公司