專利名稱：馬達絕對位置的信號處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關一種位置信號處理裝置，尤指一種馬達絕對位置的信號處理裝
背景技術：
伺服機構系統(tǒng)(servo mechanism system),指經由閉回路控制方式達到 一 個 機械系統(tǒng)位置、速度、或加速度控制的系統(tǒng)。 一個伺服系統(tǒng)的構成通常包含受 控體(plant)、致動器(actuator)、控制器(controller)等幾個部分，受控體指被控
制的對象，例如格機械手臂，或是一個機械工作平臺。致動器的功能在于主要 提供受控體的動力，可能以氣壓、油壓、或是電力驅動的方式呈現(xiàn)，若是釆用 油壓驅動方式， 一般稱之為油壓伺服系統(tǒng)。目前絕大多數(shù)的伺服系統(tǒng)釆用電力 驅動方式，致動器包含了馬達與功率放大器，特別設計應用于伺服系統(tǒng)的馬達 稱之為伺服馬達(servo motor),通常內含位置反饋裝置，如光電編碼器(optical encoder)或是解角器(resolver)，目前主要應用于工業(yè)界的伺服馬達包括直流伺 服馬達、永磁交流伺服馬達、與感應交流伺服馬達，其中又以永磁交流伺服馬 達占絕大多數(shù)?？刂破鞯墓δ茉谟谔峁┱麄€伺服系統(tǒng)的閉路控制，如扭矩控制、 速度控制、與位置控制等。目前一般工業(yè)用伺服驅動器(servo drive)通常包含了 控制器與功率放大器。
上述所提到的伺服馬達通常內含位置反饋裝置，則是透過光電編碼器 (optical encoder)提供增量型信號(Incremental signals)及絕對位置信號(Absolute position signals),該增量型信號及絕對位置信號均分別有"SIN; /SIN(反相信 號)〃 及"COS; /COS(反相信號)〃 兩組的差動輸出。該絕對位置信號主要提 供該光電編碼器起始位置的信號給馬達絕對位置信號處理裝置處理，將該處理過的信號傳至該信號處理器進行判斷，當光電編碼器開始隨著組裝的電機運行
后，該信號處理器(數(shù)字信號處理器(DSP, Digital Signal Processor)或微控制單 元(MCU, Micro Control Unit))轉為處理增量型信號。由于絕對位置信號只是 利用在光電編碼器開始運轉前的定位階段，所以該馬達絕對位置信號處理裝置 在處理絕對位置信號"SIN; /SIN(反相信號)〃 及"COS; /COS(反相信號)〃 兩組差動信號時，必須使用兩組的信號整合放大單元及兩組的光耦合器的隔離 單元的線路偵測(如圖1所示)，以增加線路設計的復雜度。此外，供應光電編 碼器的電源一般與信號處理器(DSP或MCU)隔離，目前坊間具有傳輸隔離的 模擬信號組件除了體積大之外，其價格也高，因此若釆兩組偵測線路設計，會 造成成本增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的，是利用兩個模擬開關，由信號處理器(DSP或MCU) 所輸出的致能信號控制后，以切換讀取絕對位置信號的"SIN; /SIN(反相信號) 〃及"COS; /COS(反相信號)〃 兩組差動信號。
為達到上述的目的，本發(fā)明所提供的馬達絕對位置的信號處理裝置，包括 第一開關、第二開關、信號整合放大單元、第一隔離單元、第二隔離單元及反 相器。其中，該第一開關與該光電編碼器電性連接，用以接收光電編碼器所輸 出的"SIN;/SIN〃差動信號。該第二開關與該光電編碼器及第一開關電性連接， 用以接收光電編碼器所輸出的的"COS; /COS"差動信號。該信號整合放大單 元與該第一、二開關電性連接，用以接收第一或第二開關所輸出的兩個差動信 號整合放大輸出。該第一隔離單元與該信號整合放大單元及信號處理器電性連 接，用以隔離信號傳輸中的噪聲干擾。該第二隔離組件與該信號處理器電性連 接，用以隔離信號傳輸中的噪聲干擾。該反相器以輸入端與該第二隔離組件及 第一開關電性連接，而輸出端與該第二開關電性連接，用以接收第二隔離組件 所輸出的致能信號(Enable Signal),以切換該第 一 或第二開關動作。
本發(fā)明與傳統(tǒng)相比減少了一組絕對位置信號的線路，精簡了線路，同時降低了成本。


圖i為傳統(tǒng)馬達絕對位置信號處理裝置及信號處理器連接示意圖； 圖2為本發(fā)明的馬達控制系統(tǒng)方塊示意圖3為本發(fā)明的馬達絕對位置信號處理裝置的電路方塊與信號處理器連接 示意圖4為本發(fā)明的馬達絕對位置信號與信號處理器輸出的控制信號時序示意
附圖標記說明 信號處理器l 馬達3
馬達絕對位置信號處理裝置
第二開關52 第一隔離單元54 反相器56
驅動器2
光電編碼器4
第一開關51
信號整合放大單元53
第二隔離單元55
馬達絕對位置信號6、 具體實施例方式
現(xiàn)有關本發(fā)明的技術內容及詳細說明，現(xiàn)配合

如下 請參閱圖2，為本發(fā)明的馬達控制系統(tǒng)方塊示意圖。如圖2所示該馬達 控制系統(tǒng)包括信號處理器(DSP或MCU)l、驅動器(絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT， Insu-lated Gate Bipolar Transistors )模塊)2 、馬達3、光電編碼器4及 馬達絕對位置信號處理裝置5。
在控制馬達3運轉時，該光電編碼器4會提供增量型信號(Incremental signals)及絕對位置信號(Absolute position signals)，該增量型信號及絕對位置信 號均分別有"SIN; /SIN(反相信號)〃 及"COS; /COS(反相信號)〃 兩組的差 動輸出。其中，該絕對位置信號主要提供該光電編碼器4起始位置的信號給馬達絕對位置信號處理裝置5，經過馬達絕對位置信號處理裝置5處理后，將該
處理過的信號傳至該信號處理器1處理，即可輸出控制信號至驅動器2，由該 驅動器2輸出驅動信號驅動該馬達3運轉。
請參閱圖3,為本發(fā)明的馬達絕對位置信號處理裝置5的電路方塊與信號 處理器l連接示意圖。同時，請一并參閱圖2所示該馬達絕對位置信號處理 裝置5,包括第一開關51、第二開關52、信號整合放大單元53、第一隔離單 元54、第二隔離單元55及反相器56。該第一開關51為模擬開關(Analog Switch),與該光電編碼器4電性連接，用以接收光電編碼器4所輸出的"SIN; /SIN(反相信號)〃 差動信號。
該第二開關52為模擬開關(Analog Switch),與該光電編碼器4及第一開關 51電性連接，用以接收光電編碼器4所輸出的"COS; /COS(反相信號)〃 差動 信號。
該信號整合放大單元53為放大器，與該第一、二開關51、 52電性連接， 用以接收第一開關51或第二開關52所輸出的兩個差動信號整合放大輸出。
該第一隔離單元54為光耦合組件，與該信號整合放大單元53及信號處理 器l電性連接，用以隔離信號傳輸中的噪聲干擾。
該第二隔離單元55為光耦合組件，與該信號處理器l電性連接，用以隔離 信號傳輸中的噪聲干擾。
該反相器56以輸入端與該第二隔離單元55及第一開關51電性連接，并以 輸出端與該第二開關52電性連接。該反相器56接收第二隔離單元55所輸出的 致能信號(Enable Signal),以切換該第一或第二開關51或52動作。
請參閱圖3、圖4,分別為本發(fā)明的馬達絕對位置信號處理裝置的電路方塊 與信號處理器連接示意圖及控制信號時序示意圖。如圖4所示當馬達控制系 統(tǒng)在起動馬達動作前，必須知道馬達的起始位置，因此該信號處理器l輸出致 能信號(如圖4c)經第二隔離單元55至反相器56時，該致能信號為"1〃高電 位時，該經過反相器56時轉變?yōu)?0〃低電位，該第一開關51動作，而該第二 開關52不動作，此時第一開關51使"SIN; /SIN(反相信號)〃 兩個差動信號輸出，經過信號整合放大單元53及第一隔離單元54處理后，該信號處理器l所 接收到的信號，如圖4a所示的馬達絕對位置信號6。
該致能信號為"0〃低電位時，經過反相器56時轉變?yōu)?1〃高電位，該第 一開關51不動作，而該第二開關52動作，此時第二開關52使"COS; /COS (反 相信號)〃 差動信號輸出，經過信號整合放大單元53及第一隔離單元54處理后， 該信號處理器l所接收到的信號，如圖4b所示的馬達絕對位置信號7。
上述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍。即 凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，均為本發(fā)明專利范圍所涵蓋。
權利要求
1、一種馬達絕對位置的信號處理裝置，與馬達控制系統(tǒng)的信號處理器及光電編碼器電性連接，以接收″SIN；/SIN″及″COS；/COS″兩組差動信號控制馬達運轉，包括第一開關，與該光電編碼器電性連接；第二開關，與該光電編碼器及第一開關電性連接；信號整合放大單元，與該第一、二開關電性連接；第一隔離單元，與該信號整合放大單元及信號處理器電性連接；第二隔離單元，與該信號處理器電性連接；反相器，與該第二隔離單元及第一、二開關電性連接；其特征在于，該信號處理器輸出致能信號，經過反相器處理，以切換第一或第二開關動作，將光電編碼器所輸出的″SIN；/SIN″及″COS；/COS″兩組差動信號整合放大后傳輸至信號處理器中。
2、 如權利要求l所述的馬達絕對位置的信號處理裝置，其特征在于，所述 第一開關為模擬開關。
3、 如權利要求l所述的馬達絕對位置的信號處理裝置，其特征在于，所述 第二開關為模擬開關。
4、 如權利要求l所述的馬達絕對位置的信號處理裝置，其特征在于，所述 信號整合放大單元為放大器。
5、 如權利要求l所述的馬達絕對位置的信號處理裝置，其特征在于，所述 第一隔離單元為光耦合器。
6、 如權利要求l所述的馬達絕對位置的信號處理裝置，其特征在于，所述 第二隔離單元為光耦合器。
全文摘要
一種馬達絕對位置的信號處理裝置，與馬達控制系統(tǒng)的信號處理器及光電編碼器電性連接，包括第一開關，與該光電編碼器電性連接；第二開關，與該光電編碼器及第一開關電性連接；信號整合放大單元，與該第一、二開關電性連接；第一隔離單元，與該信號整合放大單元及信號處理器電性連接；第二隔離單元，與該信號處理器電性連接；反相器，以輸入端與該第二隔離組件及第一開關電性連接，該輸出端與該第二開關電性連接。該信號處理器輸出致能信號，經過反相器處理，以切換第一或第二開關動作，使光編碼器的“SIN；/SIN”及“COS；/COS”兩組差動信號經信號整合放大單元處理后傳輸至信號處理器。
文檔編號G01D5/26GK101451861SQ20071019559
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權日2007年12月7日
發(fā)明者謝文政 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司