[实用新型]基于单芯双向技术的电机绝对位置检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用单光纤双向通信技术的电机转子绝对位置检测装置，可应用于机器人和工业现场的电动伺服系统。

背景技术

现代制造业的电驱动伺服单元应用愈加广泛。无论是旋转运动系统，还是直线运动系统，均需要一定精度的位置检测装置反馈执行器实时位置信息。使用金属线介质传输信息不仅在带宽上受到限制，而且在大型设备中，长传输线通常会对通信的信号完整性和电磁兼容工作带来挑战。

在机器人等复杂设备中，功率线缆与信号线缆并行、交叉，穿行于金属腔体内部，不同的电机在同时工作时，会发生功率线对信号线干扰、信号线之间互扰，以致通信错误，伺服单元无法工作的情况。

现有的部分光纤位置反馈方案多采用收、发各用一条光路，共需两条光纤完成。由于光通信的收发器和光纤的成本较高，并且双纤并排时线缆的弯折受到一定的限制，使得其推广应用受到了限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实时性强、可靠性高、传输速率高、传输距离远、成本低、抗干扰性强的应用单光纤双向技术的电机转子绝对位置检测装置。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：基于单芯双向技术的电机绝对位置检测装置，包括顺序连接的上位机、驱动器模块、光纤和收发模块、编码器和电机。

所述光纤和收发模块包括通过光纤连接的两个编码器光电适配电路，第一编码器光电适配电路和第二编码器光电适配电路分别与驱动器模块、编码器连接。

所述编码器光电适配电路采用光纤驱动模块，差分驱动器、差分接收器和串口通信芯片；光纤驱动模块的光纤端口连接光纤，发送信号端与差分驱动器的输出端连接，差分驱动器的输入端与串口通信芯片的接收器输出端相连，光纤驱动模块的接收信号端与差分接收器的输入端相连，差分接收器的输出端与串口通信芯片的驱动器输入端相连，串口通信芯片的A、B输出端通过总线与驱动器模块的输入端或者编码器连接。

所述编码器光电适配电路还包括比较器，所述比较器的第一运算放大器的正向输入端与光纤驱动模块的信号检测端相连，反向输入端分别通过分压电阻R15、电阻R16连接电源和地；第一运算放大器输出端与比较器的第二运算放大器的输入端、串口通信芯片的接收器使能端相连，第二运算放大器的反向输入端分别通过分压电阻R17、电阻R18连接电源和地，输出端与串口通信芯片的驱动器使能端相连；所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端分别通过上拉电阻R17、上拉电阻R22与电源连接。

所述光纤驱动模块的发送信号端与差分驱动器U1的输出端之间、以及接收信号端与差分接收器的输入端之间连有电容、还通过上拉电阻连接电源、通过电阻接地；所述光纤驱动模块的信号检测端还通过上拉电阻R21连接电源、通过电阻R13接地。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型只用一根光纤实现驱动器与电机编码器之间的双向高速通信，可以提高编码器串行通信的可靠性、实时性、传输速率及传输距离，减少光纤数量，节约布线成本。

2.本实用新型能够抗干扰，尤其适用于机器人等复杂电磁环境的场合。

3.本实用新型的编码器光电适配电路，能够实现光信号和电信号的转换，同时解决了信号在传输时的自收自发问题。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构连接示意图；

图2为本实用新型的光纤和收发模块电路框图；

图3为编码器光电适配电路图；

图4为混合式多圈绝对式光电编码器原理图；

图5为光纤驱动模块内单纤双向波分复用透镜内光路原理图；

图6为编码器串行发送数据时的帧格式示意图；

图7为本实用新型的方法原理流程图；

图8为经光电转换还原为电信号的实测通信NRZ波形图；

图9为电机电角度数值波形图；

图10为电机运行时三相电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1所示，本装置包括顺序连接的上位机1、驱动器模块2、第一编码器光电适配电路3、光纤5、第二编码器光电适配电路4、编码器7和电机8；驱动器模块2用于接收上位机1的命令控制电机8转动以及接收编码器7的反馈信号反馈至上位机1。