CN112436783B - 一种编码器卡上电自检电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种编码器卡上电自检电路。其用于在电机上电未运行前检测编码器卡电路是否正常。本申请的自检电路包括：信号处理装置和信号转换电路，信号处理装置用于在编码器卡电路上电时产生一个第一检测信号；信号转换电路用于对第一检测信号进行电源隔离处理得到第二检测信号，并将第二检测信号输入到编码器卡电路中；信号处理装置还用于接收从编码器卡电路输出的第三检测信号，并将第三检测信号和第一检测信号对比，根据对比结果判断编码器卡电路是否正常，例如判断第三检测信号和第一检测信号是否一致，若是则确定编码器卡电路正常。本申请的自检电路可以实现在电机上电未运行前准确的检测编码器卡电路是否正常。

Description

一种编码器卡上电自检电路
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种编码器卡上电自检电路。
背景技术
在电机控制领域，电机需要采用闭环控制方式进行控制，在控制器驱动电机运转的同时，需要对电机转速、方向以及电机位置进行实时跟踪，采用编码器做反馈环可以完美的实现此功能，在实际应用中，针对编码器/编码器卡故障的检测方式较为单一，均需要在电机运行时，MCU检测到反馈信号异常才能报故障停机，在电机未运行仅上电时，无法做到有效检测，此时，在一些特定的场合，特定的设备中，会存在一定的安全隐患或存在损坏仪器的风险。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是现有的编码器卡检测方式无法实现在电机未运行仅上电时对编码器卡进行检测。
一种编码器卡上电自检电路,其用于在电机上电未运行前检测编码器卡电路是否正常；所述自检电路包括：信号处理装置和信号转换电路；
所述信号处理装置用于在所述编码器卡电路上电时产生一个第一检测信号；
所述信号转换电路用于对所述第一检测信号进行电源隔离处理得到第二检测信号，并将所述第二检测信号输入到所述编码器卡电路中；
所述信号处理装置还用于接收从所述编码器卡电路输出的第三检测信号，并将所述第三检测信号和第一检测信号对比，根据对比结果判断所述编码器卡电路是否正常。
在一种实施例中，所述信号处理装置为控制芯片，其输出的第一检测信号为一个脉冲信号；
所述将所述第三检测信号和第一检测信号对比，根据对比结果判断所述编码器卡电路是否正常包括：将所述第三检测信号和第一检测信号对比，判断两者是否一致，若是则确定所述编码器卡电路正常。
在一种实施例中，所述信号转换电路包括第一输入端、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一光耦、第一输出端；
所述第一输入端的一端与所述信号处理装置连接，另一端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接第一供电电压；所述第一电容的一端也与所述第一供电电压连接，另一端通过所述第一电阻与所述第一输入端连接；所述第一光耦的一个输入端与所述第一电容的一端连接，另一个输入端与所述第一电容的另一端连接，该第一光耦的输出端与所述第一输出端连接。
在一种实施例中，所述第一光耦包括光耦原边、光耦副边和第一三极管；
所述光耦原边的阳极与所述第一电容的一端连接，阴极与所述第一电容的另一端连接；所述光耦副边与所述光耦原边耦合，其阳极与所述第一三极管的基极连接，阴极与第二供电电压连接，所述第一三极管的发射极接地，其集电极与所述第一输出端连接。
在一种实施例中，还包括滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述编码器卡电路的输出端连接，用于对所述编码器卡电路输出的第三检测信号进行滤波处理，滤除编码器卡电路输入的第二检测信号，得到所述编码器卡电路的实际采集信号。
在一种实施例中，所述编码器卡电路包括检测信号输入端、检测信号输出端、采集信号输入端、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二电容、第三电容、第三二极管D3、比较器U2、第二三极管T2、第二光耦U3、第十二电阻R12；
所述检测信号输入端的一端用于和所述信号转换电路的第一输出端连接，另一端与所述第三二极管D3的阴极连接，所述第三二极管D3的阳极与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端连接正电压；所述检测信号输入端A与所述第三二极管D3的阳极连接；所述第四电阻R4的一端与所述第三二极管D3的阳极连接，另一端与所述比较器U2的反相输入端连接，所述第五电阻一端与所述正电压连接，另一端与所述比较器U2的正相输入端连接；所述第七电阻R7的一端与所述比较器U2的正相输入端，另一端与所述比较器U2的输出端连接；所述第六电阻的一端与所述比较器U2的正相输入端连接，另一端接地；所述第十电阻的一端与所述比较器U2的输出端连接，另一端与所述第十一电阻R11的一端连接，所述第十一电阻R11的另一端接地；所述第二电容C2并联在所述第十电阻R10的两端；所述第三电容C3并联在所述第十一电阻R11的两端；所述第八电阻R8的一端与所述比较器U2的输出端连接，另一端连接+5V电压，所述第九电阻R9的一端与所述+5V电压连接，另一端与所述第二三极管T2的集电极连接；所述第二三极管T2的基极与所述第十电阻R10的另一端连接，其发射极接地；
所述第二光耦包括光耦原边D4、光耦副边D5、第三三极管；光耦原边D4的阳极与所述第二三极管T2的集电极连接，阴极与所述第二三极管T2的发射极连接；光耦副边D5与光耦原边D4耦合；光耦副边D5的阴极与所述第十二电阻R12的一端连接，所述第十二电阻R12的另一端与检测信号输出端连接；所述第三三极管T3的基极与光耦副边D5的阳极连接，其发射极接地，其集电极为输出端。
在一种实施例中，所述滤波电路包括第十三电阻R13和第四电容C4；所述第十三电阻R13的一端与所述第三三极管T3的集电极连接，另一端与所述第十二电阻R12的一端连接，所述第十三电阻R13的另一端为采集信号输出端，用于输出编码器卡电路的实际采集信号；所述第四电容C4的一端与所述第十三电阻R13的另一端连接，另一端接地。
依据上述实施例的编码器卡上电自检电路,其用于在电机上电未运行前检测编码器卡电路是否正常。本申请的自检电路包括：信号处理装置和信号转换电路，信号处理装置用于在编码器卡电路上电时产生一个第一检测信号；信号转换电路用于对第一检测信号进行电源隔离处理得到第二检测信号，并将第二检测信号输入到编码器卡电路中；信号处理装置还用于接收从编码器卡电路输出的第三检测信号，并将第三检测信号和第一检测信号对比，根据对比结果判断编码器卡电路是否正常，例如判断第三检测信号和第一检测信号是否一致，若是则确定编码器卡电路正常。通过本申请的自检电路可以实现在电机上电未运行前准确的检测编码器卡电路是否正常。
附图说明
图1为本申请实施例的自检电路结构框图；
图2为本申请实施例的信号转换电路结构示意图；
图3为本申请实施例的自检电路与一种编码器卡电路连接的结构示意图；
图4为本申请实施例的自检电路与另一种编码器卡电路连接的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
请参考图1，本实施例提供一种编码器卡上电自检电路,其用于在电机上电未运行前检测编码器卡电路是否正常，该自检电路包括：信号处理装置10和信号转换电路20，信号处理装置10和信号转换电路20连接，信号转换电路20与编码器50以及编码器卡电路30连接。信号处理装置10用于在编码器卡电路30上电时产生一个第一检测信号；信号转换电路20用于对第一检测信号进行电源隔离处理得到第二检测信号，并将第二检测信号输入到编码器卡电路30中；信号处理装置10还用于接收从编码器卡电路30输出的第三检测信号，并将第三检测信号和第一检测信号对比，根据对比结果判断编码器卡电路30是否正常。
进一步的，本实施例的自检电路还包括滤波电路，滤波电路40的输入端与编码器卡电路30的输出端连接，滤波电路40用于对编码器卡电路30输出的第三检测信号进行滤波处理，滤除该编码器卡电路30输入的第二检测信号，得到编码器卡电路30的实际采集信号。
具体的，本实施例中信号处理装置10为控制芯片，其输出的第一检测信号为一个窄脉冲信号。其中，本实施例中将第三检测信号和第一检测信号对比，根据对比结果判断所述编码器卡电路是否正常包括：将第三检测信号和第一检测信号对比，判断两者是否一致，具体的将第三检测信号和第一检测信号进行逻辑对比，判断两者的逻辑是否一致，若一致则确认编码器卡电路正常，则可以启动电机运行，否则确认该编码器卡电路异常，不可以启动电机。
其中，如图2，本实施例的信号转换电路20包括第一输入端PG_I O、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一光耦U1、第一输出端PG_TEST；第一输入端PG_I O的一端与信号处理装置10连接，另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接第一供电电压+3.3V；第一电容C1的一端也与+3.3V连接，另一端通过第一电阻R1与第一输入端PG_IO连接；第一光耦U1的一个输入端与第一电容C1的一端连接，另一个输入端与第一电容C1的另一端连接，该第一光耦U1的输出端与第一输出端PG_TEST连接。该信号转换电路20起到信号隔离的作用，将内部电源与编码器电源隔离，避免电源信号互相影响。
其中，本实施例的第一光耦U1包括光耦原边D1、光耦副边D2和第一三极管T1；其中，光耦原边为发光二极管，光耦副边为光探测器；光耦原边D1的阳极与第一电容C1的一端连接，阴极与第一电容C1的另一端连接；光耦副边D2与光耦原边D1耦合，其阳极与第一三极管T1的基极连接，阴极与+5V供电电压连接，第一三极管T1的发射极接地，其集电极与第一输出端PG_TEST连接，第一输出端PG_TEST输出第二检测信号。
本实施例的以异步电机接适配的编码器卡电路为例对该自检电路进行说明。如图3，编码器卡电路30包括检测信号输入端PG_TEST、检测信号输出端PG_CHECK、采集信号输入端A、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第二电容C2、第三电容C3、第三二极管D3、比较器U2、第二三极管T2、第二光耦U3、第十二电阻R12。检测信号输入端PG_TEST的一端用于和信号转换电路的第一输出端PG_TEST连接，另一端与第三二极管D3的阴极连接，第三二极管D3的阳极与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端连接+5V电压；检测信号输入端A与第三二极管D3的阳极连接；第四电阻R4的一端与第三二极管D3的阳极连接，另一端与比较器U2的反相输入端连接，第五电阻一端与+5V连接，另一端与比较器U2的正相输入端连接；第七电阻R7的一端与比较器U2的正相输入端，另一端与比较器U2的输出端连接；第六电阻的一端与比较器U2的正相输入端连接，另一端接地；第十电阻R10的一端与比较器U2的输出端连接，另一端与第十一电阻R10的一端连接，第十一电阻R11的另一端接地；第二电容C2并联在第十电阻R10的两端；第三电容C3并联在第十一电阻R11的两端；第八电阻R8的一端与比较器U2的输出端连接，另一端连接+5V电压，第九电阻R9的一端与+5V电压连接，另一端与第二三极管T2的集电极连接；第二三极管T2的基极与第十电阻R10的另一端连接，其发射极接地；第二光耦U3起到隔离的作用，本实施例的第二光耦U3包括光耦原边D4、光耦副边D5、第三三极管；光耦原边D4的阳极与第二三极管T2的集电极连接，阴极与所述第二三极管T2的发射极连接；光耦副边D5与所述光耦原边D4耦合；光耦副边D5的阴极与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端与检测信号输出端连接；第三三极管T3的基极与光耦副边D5的阳极连接，其发射极接地，其集电极为输出端。其中，输入的第一检测信号为一窄脉冲，经过信号转换电路20的隔离处理后输入到编码器卡电路30中，如果信号处理装置10在检测信号输出端PG_CHECK依旧能检测到窄脉冲，在对第三检测信号进行逻辑取反后得到与第一检测信号逻辑一致的信号，则测试编码器卡电路30合格。
本实施例的滤波电路40包括第十三电阻R13和第四电容C4；第十三电阻R13的一端与第三三极管T3的集电极连接，另一端与第十二电阻R12的一端连接，第十三电阻R13的另一端为采集信号输出端PG_A，用于输出编码器卡电路的实际采集信号；第四电容C4的一端与所述第十三电阻R13的另一端连接，另一端接地。滤波电路40设置在采集信号输出端PG_A之前，用于将输入编码器卡电路20的第二检测信号滤除，得到的是无干扰的编码器50采集的信号，这样可以实现电路的自检且不影响编码器采集信号的目的。
实施例二
本实施例以同步电机为例对本申请的自检电路进行说明，如图4为同步电机的编码器卡的电路结构，其中信号处理装置10、信号转换电路20以及滤波电路40均与实施例一中相同，此处不再赘述。图4中PG_I O端口为信号输入端口，该PG_IO端口与信号转换电路20的第一输出端PG_TEST连接，PG_IO端口输入第二检测信号，PG_CHECK端口输出第三检测信号，信号处理装置10与PG_CHECK端口连接，接收输出的第三检测信号后进行对比处理，以判断当前编码器卡电路是否存在异常。电阻R22和电容C18组成了滤波电路，用于滤波第二检测信号，PGA_Ad端口输出编码器的实际采集信号。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种编码器卡上电自检电路,其用于在电机上电未运行前检测编码器卡电路是否正常；其特征在于，所述自检电路包括：信号处理装置和信号转换电路；
所述信号处理装置用于在所述编码器卡电路上电时产生一个第一检测信号；
所述信号转换电路用于对所述第一检测信号进行电源隔离处理得到第二检测信号，并将所述第二检测信号输入到所述编码器卡电路中；
所述信号处理装置还用于接收从所述编码器卡电路输出的第三检测信号，并将所述第三检测信号和第一检测信号对比，根据对比结果判断所述编码器卡电路是否正常。
2.如权利要求1所述的编码器卡上电自检电路,其特征在于，所述信号处理装置为控制芯片，其输出的第一检测信号为一个脉冲信号；
所述将所述第三检测信号和第一检测信号对比，根据对比结果判断所述编码器卡电路是否正常包括：将所述第三检测信号和第一检测信号对比，判断两者是否一致，若是则确定所述编码器卡电路正常。
3.如权利要求1所述的编码器卡上电自检电路,其特征在于，所述信号转换电路包括第一输入端、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一光耦、第一输出端；
所述第一输入端的一端与所述信号处理装置连接，另一端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接第一供电电压；所述第一电容的一端也与所述第一供电电压连接，另一端通过所述第一电阻与所述第一输入端连接；所述第一光耦的一个输入端与所述第一电容的一端连接，另一个输入端与所述第一电容的另一端连接，该第一光耦的输出端与所述第一输出端连接。
4.如权利要求3所述的编码器卡上电自检电路,其特征在于，所述第一光耦包括光耦原边、光耦副边和第一三极管；
所述光耦原边的阳极与所述第一电容的一端连接，阴极与所述第一电容的另一端连接；所述光耦副边与所述光耦原边耦合，其阳极与所述第一三极管的基极连接，阴极与第二供电电压连接，所述第一三极管的发射极接地，其集电极与所述第一输出端连接。
5.如权利要求4所述的编码器卡上电自检电路,其特征在于，还包括滤波电路，所述滤波电路的输入端与所述编码器卡电路的输出端连接，用于对所述编码器卡电路输出的第三检测信号进行滤波处理，滤除编码器卡电路输入的第二检测信号，得到所述编码器卡电路的实际采集信号。
6.如权利要求5所述的编码器卡上电自检电路,其特征在于，所述编码器卡电路包括检测信号输入端、检测信号输出端、采集信号输入端、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第三二极管(D3)、比较器(U2)、第二三极管(T2)、第二光耦(U3)、第十二电阻(R12)；
所述检测信号输入端的一端用于和所述信号转换电路的第一输出端连接，另一端与所述第三二极管(D3)的阴极连接，所述第三二极管(D3)的阳极与所述第三电阻(R3)的一端连接，所述第三电阻(R3)的另一端连接正电压；所述检测信号输入端A与所述第三二极管(D3)的阳极连接；所述第四电阻(R4)的一端与所述第三二极管(D3)的阳极连接，另一端与所述比较器(U2)的反相输入端连接，所述第五电阻(R5)一端与所述正电压连接，另一端与所述比较器(U2)的正相输入端连接；所述第七电阻(R7)的一端与所述比较器(U2)的正相输入端，另一端与所述比较器(U2)的输出端连接；所述第六电阻(R6)的一端与所述比较器(U2)的正相输入端连接，另一端接地；所述第十电阻(R10)的一端与所述比较器(U2)的输出端连接，另一端与所述第十一电阻(R11)的一端连接，所述第十一电阻(R11)的另一端接地；所述第二电容(C2)并联在所述第十电阻(R10)的两端；所述第三电容(C3)并联在所述第十一电阻(R11)的两端；所述第八电阻(R8)的一端与所述比较器(U2)的输出端连接，另一端连接+5V电压，所述第九电阻(R9)的一端与所述+5V电压连接，另一端与所述第二三极管(T2)的集电极连接；所述第二三极管(T2)的基极与所述第十电阻(R10)的另一端连接，其发射极接地；
所述第二光耦包括光耦原边(D4)、光耦副边(D5)、第三三极管(T3)；光耦原边(D4)的阳极与所述第二三极管(T2)的集电极连接，阴极与所述第二三极管(T2)的发射极连接；光耦副边(D5)与光耦原边D4耦合；光耦副边(D5)的阴极与所述第十二电阻(R12)的一端连接，所述第十二电阻(R12)的另一端与检测信号输出端连接；所述第三三极管(T3)的基极与光耦副边(D5)的阳极连接，其发射极接地，其集电极为输出端。
7.如权利要求6所述的编码器卡上电自检电路,其特征在于，所述滤波电路包括第十三电阻(R13)和第四电容(C4)；所述第十三电阻(R13)的一端与所述第三三极管(T3)的集电极连接，另一端与所述第十二电阻(R12)的一端连接，所述第十三电阻(R13)的另一端为采集信号输出端，用于输出编码器卡电路的实际采集信号；所述第四电容(C4)的一端与所述第十三电阻(R13)的另一端连接，另一端接地。
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