一种基于ＥＰＡ的电机数字磁编码器制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于ＥＰＡ的电机数字磁编码器，包括：电源模块，用以给电机数字磁编码器各单元供电；磁编码芯片，其用以通过感测磁铁位置的变化并将变化转换成电信号；单片机，其接受该磁编码芯片传输的位置变换的电信号，并通过内置程序将电信号转换成位置变换信息；以及ＥＰＡ通信模块，其与该单片机相连，用以将该单片机传输的信号转换成ＥＰＡ协议支持的数字信号，并传输至上位控制机。本实用新型专利技术不仅简化了位置信息的检测过程，还使得电机的位置和速度控制变得更加方便，代表了工业控制网络化的发展方向。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工业传感器制造
，具体涉及一种基于EPA的电机数字磁 编码器。
技术介绍
在工业控制灵犀，经常需要对某些部件(例如电机的轴承等)的位置和速度或者 转速加以检测。为此，电机或其他设备的控制领域往往采用电机编码器来检测某些部件的 转速、位置等，并实时将相应的信息传输给控制中心的，以便控制中心及时掌握设备端的运 行状态。现有技术一种是采用光电编码器作为电机编码器的实现方式，其主要包括光栅 盘、光电检测装置以及信号转换卡，其应用光电转换原理，位于光栅盘两侧的光电传感器检 测到周期性变化的电信号，此信号经过信号转换卡输出反应电机转换情况的数相信号，但 是其受环境的影响较大，例如在光线被阻挡时，即无法测得准确的数据。为此，以磁编码器为主的电机编码器越来越多受到青睐，其原理是利用磁性原理 检测线性位移量，并输出相对应的脉波数的方法，其解决了传统的光电转换编码器收环境 影响较大的问题，但是由于其主要是通过计算正交脉冲的个数来实现位置和速度的检测， 这种传统的测量方式不仅需要差分信号转换器来讲单端的PWM信号或A/B脉冲转换成差分 信号，再通过差分信号输出接口输出。但是其主要存在以下的缺陷首先，兼容性差，随着工业联网化控制的趋势，使各种设备能被网络兼容称为发展 的方向，而差分信号输出接口则不具备对网络的兼容性；其次，差分信号转换器容易受到干扰，一旦出现干扰就无法恢复。而EPA (Ethernet for Plant Automation)协议是 Ethernet、TCP/IP 等商用计算 机通信领域的主流技术直接应用于工业控制现场设备间的通信，并在此基础上，建立的应 用于工业现场设备间通信的开放网络通信平台。其是一种全新的适用于工业现场设备的 开放性实时以太网标准，将大量成熟的IT技术应用于工业控制系统，利用高效、稳定、标准 的以太网和UDP/IP协议的确定性通信调度策略，为适用于现场设备的实时工作建立了一 种全新的标准，解决了以太网用于工业现场设备间通信的确定性和实时性、网络供电、互可 操作、网络安全、可靠性与抗干扰等关键性技术难题，开发了基于EPA的分布式网络控制系 统，首先在化工、制药等生产装置上获得成功应用。如何将EPA技术应用于电机，增强工业设备的兼容性，称为本领域的一个重点研 究的问题。
技术实现思路
针对上述缺陷，本技术的目的是提供一种基于EPA的电机数字磁编码器，以 解决现有技术的电机编码器兼容性差，不能直接联网控制，且传输信号容易被干扰的技术 问题。为实现上述目的，本技术采用了以下的技术方案一种基于EPA的电机数字磁编码器，包括一电源模块，用以给电机数字磁编码器 各单元供电；一磁编码芯片，其与设置在需检测速度和位置的部件的磁铁对应，用以通过感 测磁铁位置的变化并将变化转换成电信号；一单片机，其与该磁编码芯片相连，并接受该磁 编码芯片传输的位置变换的电信号，并通过内置程序将电信号转换成位置变换信息；以及 一 EPA通信模块，其与该单片机相连，用以将该单片机传输的信号转换成EPA协议支持的数 字信号，并传输至上位控制机。依照本技术较佳实施例所述的基于EPA的电机数字磁编码器，该EPA通信模 块进一步包括一 EPA转换芯片，用以将单片机计算后的数据码流转换成支持EPA协议的数字码 流；以及一 EPA通信接口，藉由该EPA通信接口，该电机数字磁编码器与连接在以太网的上 位控制机实现连接。依照本技术较佳实施例所述的基于EPA的电机数字磁编码器，该电源模块为 一线性稳压器，用以为该电机数字磁编码器内的各不同模块提供适应的电压。依照本技术较佳实施例所述的基于EPA的电机数字磁编码器，还包括一差分信号转换模块，其与该磁编码芯片连接，用以将该编码器芯片传输的PWM 信号转换成差分信号，并输出。依照本技术较佳实施例所述的基于EPA的电机数字磁编码器，该差分信号转 换模块进一步包括一差分信号转换芯片，其用以将磁编码芯片传输的单端信号转换成差分信号；以 及一差分信号输出接口，其连接上位控制机，用以将该差分信号转换模块转换的差分信号 输出。依照本技术较佳实施例所述的基于EPA的电机数字磁编码器，该磁编码芯片 为爱地利微电子的AS5145磁性编码器。依照本技术较佳实施例所述的基于EPA的电机数字磁编码器，该磁编码芯片 与设置需要测量部件上的磁铁位置相适应。由于采用了以上的技术方案，使得本技术相比于现有技术，具有以下的优点 和积极效果首先，本技术在电机编码器中采用了 EPA通信模块，从而增强了信息传输的 实时性和对于以太网的兼容性，从而使得工业网络控制电机编码器称为可能，代表了未来 的发展方向；其次，本技术采用磁编码芯片作为测量部件位置和转速的实现方式，不但解 决了传统的光电编码设备受环境影响较大的问题，还具有抗干扰能力强的特点；再次，本技术在设置EPA通信模块的同时，同时设置差分信号转换模块，因 此，本技术对原有的差分兼容的设备，一样有较好的兼容性。附图说明图1是本技术的一种电机磁编码器的原理框图；图2是本技术的第一实施例的实现框图；图3是本技术的第二实施例的实现框图。具体实施方式以下结合附图对本技术的几个优选实施例进行详细描述，但本技术并不 仅仅限于这些实施例。本技术涵盖任何在本技术的精髓和范围上做的替代、修改、 等效方法以及方案。为了使公众对本技术有彻底的了解，在以下本技术优选实施 例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理 解本技术。本技术的核心思想在于，采用磁编码器代替传统的光电编码器对部件的位置 和角度或速度进行检测，并且将检测的结果转换成数字信号，通过EPA通信模块转换成EPA 数字信号，通过兼容的以太网传输到上位机，从而实现较好的兼容性，并且对数据进行实时 传输，并降低干扰。请参考图1，一种基于EPA的电机数字磁编码器1的原理图，本专利技术的基于EPA的 电机数字磁编码器10包括一电源模块14，用以给电机数字磁编码器各单元供电；一磁编 码芯片12，其与设置在需检测速度和位置的部件的磁铁对应，用以通过感测磁铁位置的变 化并将变化转换成电信号；一单片机13，其与该磁编码芯片12相连，并接受该磁编码芯片 12传输的位置变换的电信号，并通过内置程序将电信号转换成位置变换信息；以及一 EPA 通信模块11，其与该单片机3相连，用以将该单片机13传输的信号转换成EPA协议支持的 数字信号，并通过以太网20传输至上位控制机30。实施例一请参考图2，图2是本技术的一种实现方式的结构框图，电源模块14在该实施 例中采用一种线性稳压器M来实现。由于电机编码器上的各模块所需要的工作电压不同， 因此配置此线性稳压器M，将外部供电电源的电压转换成各模块适用的电压。磁编码芯片12通过感测电机转子上磁铁的角度位置从而实现电机转子的角位 置和速度的测量，在具体实现时，应位于编码器的正中央，而且与转子上磁铁的距离适当， 确保其感应的有效性。在本技术的实施例中，磁编码器芯片采用奥地利微电子的 AS5145芯片，其具有12位分辨率，在一圈360度的范围内可识别4096个位置，其步进值本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于ＥＰＡ的电机数字磁编码器，其特征在于，包括：一电源模块，用以给电机数字磁编码器的磁编码芯片、单片机及ＥＰＡ通信模块供电；一磁编码芯片，其与设置在需检测速度和位置的部件的磁铁对应，用以通过感测磁铁位置的变化并将变化转换成电信号；一单片机，其与该磁编码芯片相连，并接受该磁编码芯片传输的位置变换的电信号，并通过内置程序将电信号转换成位置变换信息；以及一ＥＰＡ通信模块，其与该单片机相连，用以将该单片机传输的信号转换成ＥＰＡ协议支持的数字信号，并传输至上位控制机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章永亮，丁辉，许书军，王挺，胡协和，王秀君，
申请(专利权)人：浙江中控电气技术有限公司，浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]