光栅编码器校验系统及方法.pdf

本发明涉及一种光栅编码器校验系统及方法，所述系统包括光栅编码器，用于根据输出3路三相位置信号的高低电平及1路速度信号；微控制器，用于计光栅编码器旋转一圈输出的速度脉冲数，以及所述三相位置信号的高低电平所包含的速度脉冲数，并将上述数据发送给上位机；上位机，用于接收所述数据，并根据所述数据判断所述光栅编码器是否正常。

权利要求书
1.  一种光栅编码器校验系统，包括： 
光栅编码器，用于根据输出3路三相位置信号的高低电平及1路速度信号； 
微控制器，用于计光栅编码器旋转一圈输出的速度脉冲数，以及所述三相位置信号所包含的速度脉冲数，并将上述数据发送给上位机； 
上位机，用于接收所述数据，并根据所述数据判断所述光栅编码器是否正常。 

2.  根据权利要求1所述的校验系统，其特征在于： 
所述上位机根据所述数据计算三相位置信号的高低电平之间的相位差角度θ、位置脉冲高电平对应的角度α，及位置脉冲低电平对应的角度β。 

3.  根据权利要求2所述的校验系统，其特征在于： 


。

4.  根据权利要求3所述的校验系统，其特征在于： 
所述上位机判断三相位置信号的高低电平对应的角度与理想值之间的差值是否在误差范围内； 
判断三相相位差角度θ与理想值之间的差值是否在误差范围内； 
判断速度脉冲个数是否与理想值之间的差值是否在误差范围内； 
若不满足上述条件之一，则所述光栅编码器不满足要求。 

5.  一种校验光栅编码器的方法，包括： 
计光栅编码器旋转一圈输出的速度脉冲数； 
计所述三相位置信号的高低电平所包含的速度脉冲数； 
根据所述数据计算三相位置信号的高低电平之间的相位差角度θ、位置脉冲高电平对应的角度α，及位置脉冲低电平对应的角度β； 
判断θ、α、β与理想值之间的差值是否在误差范围内。 

6.  根据权利要求5所述的校验方法，其特征在于： 

说明书光栅编码器校验系统及方法
技术领域
本发明涉及一种光栅编码器校验系统及方法。 
背景技术
开关磁阻电机作为一种新型的高性能变速传动系统，速度与位置信号的高低电平的反馈是一个重要环节。光栅编码器是一种集光、机、电于一体的数字化检测装置，主要用于电机速度和位置的检测，是开关磁阻电机控制系统的重要组成部分。 
光栅编码器由一个中心有轴的光电码盘构成，光电码盘又是由外码道和内码道构成。其中外码道和内码道都具有明暗相间的光栅线等角度分布，外码道各有1024个明光栅线及暗光栅线，主要用于开关磁阻电机的速度检测；内码道为等角度分布的8个明光栅码道和8个暗光栅码道，用内码道来检测开关磁阻电机转子相对于定子的位置信号的高低电平。通过发光元件的照射穿透光电码盘的光栅线，光敏元件输出形成方波脉冲以检测位置信号的高低电平和速度信号。 
因此一旦出现玻璃光栅的损坏、光敏元件的击穿等故障就会导致脉冲输出不准确，从而导致电机控制系统失灵。 
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光栅编码器校验系统， 
包括： 
光栅编码器，用于根据输出3路三相位置信号的高低电平及1路速度信号； 
微控制器，用于计光栅编码器旋转一圈输出的速度脉冲数，以及所述三相位置信号的高低电平所包含的速度脉冲数，并将上述数据发送给上位机； 
上位机，用于接收所述数据，并根据所述数据判断所述光栅编码器是否正常。 
其中， 
所述上位机根据所述数据计算三相位置信号的高低电平之间的相位差角度θ、位置脉冲 
高电平对应的角度α，及位置脉冲低电平对应的角度β。 
其中， 
θ = R * 360 T ]]>
α = H * 360 T ]]>
β = L * 360 T ]]>
其中， 
所述上位机判断三相位置信号的高低电平对应的角度与理想值之间的差值 
是否在误差范 
围内； 
判断三相相位差角度θ与理想值之间的差值是否在误差范围内； 
判断速度脉冲个数是否与理想值之间的差值是否在误差范围内； 
若不满足上述条件之一，则所述光栅编码器不满足要求。 
本发明进一步提供一种校验光栅编码器的方法，包括： 
计光栅编码器旋转一圈输出的速度脉冲数； 
计所述三相位置信号的高低电平所包含的速度脉冲数； 
根据所述数据计算三相位置信号的高低电平之间的相位差角度θ、位置脉冲 
高电平对应的角度α，及位置脉冲低电平对应的角度β； 
判断θ、α、β与理想值之间的差值是否在误差范围内。 
其中， 
θ = R * 360 T ]]>
α = H * 360 T ]]>
β = L * 360 T . ]]>
本发明所提供的光栅编码器校验系统及方法能够精确检测出光栅编码器是否满足要求。 
附图说明
图1为根据本发明的实施例的光栅编码器校验系统结构图； 
图2为光栅编码器产生的4路波形图； 
图3为根据图1所示的校验系统的单片机主程序流程图； 
图4为根据图1所示的校验系统的上位机流程图； 

具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。 
图1所示为根据本发明的实施例的系统结构图。 
其中，光栅编码器10连接至微处理器11，微处理器11通过通信接口12将接收到的来自光栅编码器的数据传输给上位机13； 
其中，微处理器11可以为本领域公知的适用于本发明的任何一种微处理器，例如，单片机、DSP等。其中，上位机13可以是具有数据处理能力PC机； 
其中，通信接口12可以是串行通信接口、并行通信接口、USB等。 
光栅编码器10在旋转过程中所产生的脉冲信号包括3组A相位置信号(1)、B相位置信号(2)、C相位置信号(3)和一组速度脉冲信号(4)，如图2所示，并传送给微处理器11，本发明以单片机为例进行说明。本领域技术人员可以知道，由于速度脉冲的频率很高，因此单片机的晶振频率应远高于速度脉冲频率。 
然后，进入单片机主程序，如图3所示。 
首先，在步骤100，单片机初始化； 
然后，在步骤101，使能单片机ECT模块，三相位置信号和速度信号上升沿分别触发，并进入中断子程序，即步骤102； 
可以理解的是，由于速度信号的频率较高，为了避免信号丢失，可以将速度信号设置为高优先级； 
接着，在步骤102，单片机中的计数器计光栅编码器旋转一圈的三相位置信号的高低电平高、低电平各所包含的速度脉冲个数；计光栅编码器旋转一圈的速度脉冲个数； 
然后进入步骤103，单片机将采集到的上述数据存入寄存器中； 
然后在步骤104，通过串口将数据传送给上位机13，并进入上位机13工作流程。 
如图4所示为上位机13的工作流程，本发明以12/8极开关磁阻电机为例。 
首先，上位机13通过三相位置信号的高低电平的高、低电平对应的速度脉冲数分别计算对应的角度； 
通过三相位置信号的高低电平相差的脉冲数计算三相位置信号的相位差； 
由于8个明码道和8个暗码道是等角度分布，所以每个码道应占22.5度，明码道和暗码道之间应相差15度角，因此通过检测角度就可以判断光栅盘的内码道刻蚀是否符合要求，以及光电二极管是否存在衍射。 
具体地，光栅编码器旋转一周，设三个位置信号的相位差对应的速度脉冲个数为R，每个位置脉冲的高电平对应的速度脉冲个数为H，每个位置脉冲的低电平对应速度脉冲个数为L，速度脉冲个数为T，则根据下列式(1)-(3)可得到三相位置信号的高低电平之间的相位差角度θ、位置脉冲高电平对应的角度α，及位置脉冲低电平对应的角度β： 
θ = R * 360 T ]]>        式(1) 
α = H * 360 T ]]>        式(2) 
β = L * 360 T ]]>        式(3) 
上位机判断三相位置信号的高低电平对应的角度与理想值(22.5度)之间的差值是否均在误差范围内(例如，0.5度)； 
判断三相相位差与理想值(15度)之间的差值是否在误差范围内(例如，小于0.5度)； 
由于光栅码盘的外码道明暗光栅线个数各为1024个，内码道的明暗码道各为8个，所以电机转子每个凸极和凹槽对应的速度脉冲个数理论应为64个。 
判断速度脉冲个数与理想值(64个)之间的差值是否在误差范围(例如，10个)。 

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的保护范围。