一种直线电机位置反馈装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种直线电机位置反馈装置，包括磁位移编码器、信号适配器和连接线；磁位移编码器、信号适配器和伺服驱动器之间依次通过连接线连接。所述磁位移编码器包括依次连接的磁阻磁场检测电路和模拟量正余弦信号输出电路；所述信号适配器包括细分处理电路及分别与其连接的电源电路、外部EEPROM存储电路、SPI串行调试接口电路、错误状态指示电路、幅值相位校准电路以及差分驱动电路。本实用新型专利技术通过磁阻芯片检测磁场变化输出模拟量正余弦信号，对模拟量正余弦信号分别进行模数转换、细分、差分输出处理，信号反馈至伺服驱动器，实现直线电机位置检测，省略了光栅、磁栅尺，结构简单、安装方便，且非接触无摩擦，抗污染等级高，成本大大降低。

A position feedback device of linear motor

【技术实现步骤摘要】
一种直线电机位置反馈装置
本技术涉及电机位置检测，特别涉及一种直线电机位置反馈装置。
技术介绍
随着科学技术的进步、自动化水平的提高，直线电机作为一种将电能直接转换成直线运动机械能的传动装置，在自动控制领域得到极其广泛的应用，国内关于直线电机及其伺服驱动系统的研究也逐步深入。目前，直线电机系统中主要通过光传感或磁感应作为动子的位置反馈方式，光传感位置反馈装置主要由光栅尺配合光编码器读数头组成，精度较高，但是由于生产工艺的原因，测量长度受限制，光栅尺长度越长，生产制造困难越大，成本也越高，多适用2m以下的行程，且其受温度、灰尘、油污影响较大，安装较困难。磁感应位置反馈装置主要由磁栅尺配合磁编码器读数头组成，其工作时会产生较大的噪声，安装时有工艺要求，且直线电机越长，磁栅尺越长，进而增加了成本。综上所述，直线电机位置反馈装置需要继续研究与不断优化。
技术实现思路
本技术目的是：提供一种直线电机位置反馈装置，不再采用栅尺作为位置检测媒介，仅采用磁位移编码器作为位置反馈的读数头，将其安装在直线电机动子上，磁位移编码器内部胶装第一PCB板上的磁阻芯片可跟随动子移动实时检测直线电机定子磁场变化，由读数头内第二PCB板分压输出模拟量信号，经过信号适配器内第三PCB板上的细分芯片处理以及差分驱动电路输出数字量信号，进而实现位置反馈，该设计方案大大降低了成本，且安装方便、设计坚固、非接触无摩擦、抗污染等级高，其位置反馈精度可满足绝大部分应用场合精度要求。本技术的技术方案是：一种直线电机位置反馈装置，包括磁位移编码器、信号适配器和连接线；所述磁位移编码器包括依次连接的磁阻磁场检测电路和模拟量正余弦信号输出电路；所述信号适配器包括细分处理电路及分别与其连接的电源电路、外部EEPROM存储电路、SPI串行调试接口电路、错误状态指示电路、幅值相位校准电路以及差分驱动电路；磁位移编码器、信号适配器和伺服驱动器之间依次通过连接线连接。优选的，所述磁位移编码器胶装在编码器机构件中，编码器机构件安装在直线电机动子上，跟随动子移动实时检测直线电机定子磁场变化；磁位移编码器内部包括第一PCB板和第二PCB板，所述第一PCB板和第二PCB板分别覆磁阻磁场检测电路和模拟量正余弦信号输出电路；第一PCB板上集成设有磁阻芯片，用于检测直线电机定子磁场；第二PCB板与第一PCB板上的磁阻芯片引脚具备电气连接，由第二PCB板分压处理输出模拟量正余弦信号。优选的，所述信号适配器的各电路模块覆于第三PCB板上，胶装在单独的适配器机构件中；所述信号适配器的输入输出机构采用公母端子配对，信号适配器机构件上使用螺纹孔与端子固定。优选的，所述细分处理电路采用16位正余弦模数转换插补算法芯片，可提供增量式信号，用来将一个完整的正余弦信号细分为指定个数的数字量脉冲信号。优选的，所述SPI串行调试接口电路采用四线制SPI协议，用于通过16位正余弦插补算法芯片的上位软件编程系统进行芯片内部寄存器配置，细分参数写入以及实时调试。优选的，通过SPI通讯口进行参数配置、修改写入操作完成后，为避免参数异变情况发生，在MISI和SCLK两个接口处分别接一个0欧姆的电阻R1、R2到地，锁住SPI通讯接口，关闭SPI功能。优选的，所述幅值相位校准电路通过芯片内寄存器配置实现软校准，或通过外部按键实现硬校准，用来对磁位移编码器输出至信号适配器的模拟量正余弦信号进行校准，确保其幅值一致，相位相差90度。优选的，所述差分驱动电路采用AM26LV31EIDR芯片，用来将A/B/Z信号差分输出至伺服驱动器，实现位置信息的检测。优选的，所述连接线采用ETFE绝缘PUR护套编码器电缆，用来连接磁位移编码器和信号适配器，兼用作信号适配器和伺服驱动器的编码器反馈线。优选的，所述磁位移编码器和信号适配器的机构件顶底材料均采用透磁材料，封胶材料均采用EP05-C高性能结构胶。本技术的优点是：1.本技术通过磁阻芯片检测磁场变化输出模拟量正余弦信号，对模拟量正余弦信号分别进行模数转换、细分、差分输出处理，信号反馈至伺服驱动器，实现直线电机位置检测，省略了光栅、磁栅尺，结构简单、安装方便，且非接触无摩擦，抗污染等级高，成本大大降低。2.本技术的优选方案中，采用30mm磁极距的800mm行程直线电机模组进行测试，测试其重复定位精度小于10um，成本相比磁栅尺配合磁编码器读数头装置下降了50％。同时该技术可以适应更加复杂和恶劣的工作环境，更大程度的保证了直线电机位置反馈装置的可靠性和适用性，具有很大的实用价值和经济效益。附图说明下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述：图1为本技术直线电机位置反馈装置结构示意图；图2为磁位移编码器的磁阻磁场检测电路原理图；图3为磁位移编码器的模拟量正余弦信号输出电路；图4为信号适配器的直线电机反馈装置连接示意图；图5为信号适配器的硬件电路框架图；图6为信号适配器的细分处理电路原理图；图7为信号适配器的差分驱动电路原理图；图8为直线电机位置反馈流程示意图；图9为模拟量正余弦输出信号波形图；图10为数字量差分输出信号波形图。具体实施方式如图1所示，本技术的直线电机位置反馈装置，包括磁位移编码器、信号适配器和连接线；磁位移编码器、信号适配器和伺服驱动器之间依次通过连接线连接。所述磁位移编码器胶装在编码器机构件中，编码器机构件安装在直线电机动子上，跟随动子移动实时检测直线电机定子磁场变化；如图2-3所示，磁位移编码器内部包括第一PCB板和第二PCB板，所述第一PCB板和第二PCB板分别覆磁阻磁场检测电路和模拟量正余弦信号输出电路；第一PCB板上集成设有磁阻芯片，用于检测直线电机定子磁场；第二PCB板与第一PCB板上的磁阻芯片引脚具备电气连接，由第二PCB板分压处理输出模拟量正余弦信号。如图4、5所示，所述信号适配器的各电路模块覆于第三PCB板上，胶装在单独的适配器机构件中；所述信号适配器包括细分处理电路及分别与其连接的电源电路、外部EEPROM存储电路、SPI串行调试接口电路、错误状态指示电路、幅值相位校准电路以及差分驱动电路；所述信号适配器输入输出机构设计中采用公母端子配对，在机构设计中同时考虑端子应力，信号适配器机构上使用螺纹孔与端子固定，避免震动带来的位置检测误差。优选方案中，信号适配器输入输出端子采用DB9端子，模拟信号输入使用母端子，数字信号输出使用公端子，公母配对并通过螺纹孔锁紧固定。本技术的信号适配器胶装在单独的适配器机构件中，具有两个作用：(1)信号适配器质量相对较大，可以只将磁位移编码器固定在动子上，由此动子带载相对较小。(2)可以增加用途，一是可以接信号适配器使用，即模数转换、细分后反馈A/B/Z信号到伺服驱动器；二是不接信号适配器也可以正常使用，即直接模拟量信号(sin+，sin-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直线电机位置反馈装置，其特征在于，包括磁位移编码器、信号适配器和连接线；所述磁位移编码器包括依次连接的磁阻磁场检测电路和模拟量正余弦信号输出电路；所述信号适配器包括细分处理电路及分别与其连接的电源电路、外部EEPROM存储电路、SPI串行调试接口电路、错误状态指示电路、幅值相位校准电路以及差分驱动电路；磁位移编码器、信号适配器和伺服驱动器之间依次通过连接线连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种直线电机位置反馈装置，其特征在于，包括磁位移编码器、信号适配器和连接线；所述磁位移编码器包括依次连接的磁阻磁场检测电路和模拟量正余弦信号输出电路；所述信号适配器包括细分处理电路及分别与其连接的电源电路、外部EEPROM存储电路、SPI串行调试接口电路、错误状态指示电路、幅值相位校准电路以及差分驱动电路；磁位移编码器、信号适配器和伺服驱动器之间依次通过连接线连接。


2.根据权利要求1所述的直线电机位置反馈装置，其特征在于，所述磁位移编码器胶装在编码器机构件中，编码器机构件安装在直线电机动子上，跟随动子移动实时检测直线电机定子磁场变化；
磁位移编码器内部包括第一PCB板和第二PCB板，所述第一PCB板和第二PCB板分别覆磁阻磁场检测电路和模拟量正余弦信号输出电路；第一PCB板上集成设有磁阻芯片，用于检测直线电机定子磁场；第二PCB板与第一PCB板上的磁阻芯片引脚具备电气连接，由第二PCB板分压处理输出模拟量正余弦信号。


3.根据权利要求2所述的直线电机位置反馈装置，其特征在于，所述信号适配器的各电路模块覆于第三PCB板上，胶装在单独的适配器机构件中；所述信号适配器的输入输出机构采用公母端子配对，信号适配器机构件上使用螺纹孔与端子固定。


4.根据权利要求3所述的直线电机位置反馈装置，其特征在于，所述细分处理电路采用16位正余弦模数转换插补算法芯片，可提供增量式信号，用来将一个完整的正余弦信号细分为指定个数的数字量脉冲信号。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：谢子阳，孟健，张德伟，柳刚，王德保，
申请(专利权)人：苏州灵猴机器人有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32