[发明专利]脉冲电动机原点检测方法及装置

说明书

本发明涉及检测脉冲电动机转动角原点位置用的脉冲电动机原点检测方法，以及使用该检测方法的脉冲电动机原点检测装置。

为了能高精度地确定脉冲电动机驱动装置的停止位置，市售的脉冲电动机通常均附设有被称为旋转编码器的、指示脉冲电动机转动位置用的组件。这种旋转编码器在脉冲电动机的输出轴(转动轴)转动一圈的过程中，连续地发出转动角度信号，从而可用其检测脉冲电动机输出轴的转动位置。然而，旋转编码器不具有检测输出轴原点位置的功能。因此，在旋转编码器上要附加一个在输出轴转动一圈的过程中当经过预定的原点位置时，可输出一个脉冲的原点检测传感器。

原点检测传感器按大的类别区分，有采用光学传感器的类型和采用磁传感器的类型。图6示出了装有采用光学传感器式原点检测传感器的脉冲电动机的一个例子。在脉冲电动机1的输出轴2的后端部，同心安装有传感器盘3，且传感器盘3与输出轴2同时转动。在该传感器盘3预定的特定位置(通常在盘3的周边部附近)处，形成有一个狭缝，将其作为可动元件4。将可检测透射过该可动元件4的狭缝的光的光透射型传感器作为固定传感器5，并将其固定配置在可检测透过可动元件4的光的预定位置处。

对于采用具有上述构成的光学传感器的原点检测传感器，在驱动脉冲电动机1使输出轴2转动时，传感器盘3同时转动，并带动可动元件4转动，故输出轴2每转动一圈，可动元件4即在固定传感器5的位置处通过一次。也就是在固定传感器5的检测区域5A上通过一次。每当可动元件4通过固定传感器5的检测区域5A时，固定传感器5将检测到透过可动元件4的光，并由固定传感器5输出脉冲状的检测信号。该固定传感器5发出检测信号的时间点与可动元件4的位置相对应，所以若将该可动元件4的位置设定为原点，便可以由固定传感器5输出的检测信号检测出脉冲电动机1的转动方向的原点。若采用磁传感器作为原点检测传感器，则可用具有N-S极的永久磁铁作为可动元件，用霍尔元件等等的磁敏元件作为固定传感器。

对于具有上述构成的原点检测传感器，若将固定传感器5安装在与可动元件4的停止位置相一致的位置处，则如图7A所示，在检测可动元件4时，即进行原点检测时，光会通过可动元件4透射到固定传感器5，所以固定传感器5将如图7B所示，输出连续的，比如说为逻辑“1”的原点检测信号PJ。对于磁性传感器，当可动元件相对磁敏元件停止时，同样可连续获得逻辑“1”的原点检测信号。

然而，由于脉冲电动机1步进转动角度Δθ较小，所以非常难以使可动元件4的停止位置与固定传感器5的固定位置相吻合。而且，即使在无负载状态已使固定传感器5的固定位置与可动元件4的停止位置相一致，在挂上机械负载时，该负载将会使停止位置偏移，从而使停止状态下的固定传感器5的位置与可动元件4的位置不再一致。

这样，由于通常情况下可动元件4的停止位置和固定传感器5的固定位置大多不一致，因此如图8A所示，可动元件4的停止位置大多为脉冲电动机1一个步长的转动角度范围之中的某一位置。因此由固定传感器5输出的可动元件检测信号如图8B所示，将变为每当可动元件4通过固定传感器5的检测区域5A时获得脉宽窄小的脉冲信号PP。这样，在过去是要将该脉冲信号PP送入闩锁电路，由该脉冲信号PP翻转闩锁电路的输出，以获得如图8C所示的连续的原点检测信号PJ。  

然而，若采用闩锁电路还会产生下述缺陷。即如图9所示，脉冲电动机1会因负载作用越过停止位置后再返回停止，即产生过冲量OB，并在停止位置前后振动而逐步停止。这样，当可动元件4仅由于过冲量OB而将光透射至固定传感器5，或是向其施加磁场，然后又返回停止位置时，该过冲量OB将使固定传感器5输出脉宽窄小的脉冲信号PP，进而触发闩锁电路使输出反转，在转动角位置θ₀处输出连续的原点检测信号PJ。

在另一方面，即使是同一装置，由于负载变化等原因而使过冲量OB变化，比如说使过冲量OB变小时，虽然在如图9所示的转动角位置θ₀处，固定传感器5不会输出脉宽窄小的脉冲信号PP，而不会使闩锁电路的输出反转，但如图10所示，固定传感器5会在与图9中位置不同的转动角位置θ1处，输出脉宽窄小的脉冲信号PP，进而输出连续的原点检测信号PJ。因此，即使是同一装置，也会产生测出的原点位置不同这一重大缺陷。而且如图11所示，若过冲量OB大于脉冲电动机两步长的转动角度范围时，还存在有检测出的原点位置ST与实际的原点位置相距两个步长以上的问题。

本发明的第一个目的是要提供一种在利用闩锁电路检测脉冲电动机原点时，即使脉冲电动机的停止位置因过冲量而变化，也可将通常预定的转动角度位置定为原点的方法。