阅读说明：本技术 一种增量式编码器ic中输出uvw信号的方法 (Method for outputting UVW signal in incremental encoder IC ) 是由 张超 汪坚雄 胡枭 于 2020-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法,包含一种能同时输出U、V和W信号的增量式编码器IC,编码器由增量信号产生模块、UVW信号产生模块,输入控制模块、模式选择模块和输出驱动模块组成。输入控制模块通过判断电机状态和信号反馈,配置模式选择,驱动增量信号或UVW信号输出。本发明中,增量式编码器IC中输出UVW信号的方法通过复用增量式编码器的输出接口,输出U、V和W信号,在初始上电时,使无刷电机系统确定电机控制线圈通电的顺序及方向。提高了增量式编码器的兼容性,同时极大地改善了电机启动时的抖动和噪声。该方法可应用于电机控制,电机传感等领域。(The invention discloses a method for outputting UVW signals in an incremental encoder IC, which comprises the incremental encoder IC capable of simultaneously outputting U, V and W signals, wherein the encoder consists of an incremental signal generating module, a UVW signal generating module, an input control module, a mode selection module and an output driving module. The input control module is used for configuring mode selection and driving output of an incremental signal or UVW signal by judging the state of the motor and signal feedback. In the invention, the method for outputting the UVW signal in the incremental encoder IC outputs U, V and W signals through the output interface of the multiplexing incremental encoder, and when the brushless motor system is initially electrified, the sequence and the direction of the electrification of the control coil of the motor are determined. The compatibility of the incremental encoder is improved, and meanwhile, the jitter and the noise of the motor during starting are greatly improved. The method can be applied to the fields of motor control, motor sensing and the like.)

一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体是涉及一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法。

背景技术

增量式编码器是将位移变化量转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A、B和Z，其中A、B两个通道的信号一般是正交（即互差90°）脉冲信号。A、B两相相差90度的信号，可通过判断A相在前还是B相在前，来判别编码器的正转与反转，而Z相是代表零位参考位。增量式编码器的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。增量式编码器缺点是无法输出位移变化量的绝对位置信息。

目前，应用广泛的一种电机是无刷电机，其驱动系统接受U、V和W信号作为驱动，其中U、V和W信号组合代表给电机控制线圈通电的顺序及方向，即电矢量角。控制器每转输出U、V和W信号的个数与电机的极对数相关。

由于增量式编码器无法输出位移变化量的绝对位置信息，在启动时刻，应用增量式编码器的无刷电机就无法确定电机控制线圈通电的顺序及方向。此时，通常的做法是采用遍历通电顺序，多次尝试的方法，寻找到正确的线圈通电的顺序，此时电机会小角度来回抖动，产生较大噪声。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法，包括以下步骤：

模式选择：通过模式选择选通UVW编码信号或增量编码信号；

输出驱动：在选通UVW信号时，复用增量信号接口对UVW信号进行输出并驱动电机控制系统。

作为本发明进一步的方案，还包括输入控制，包括：

增量式编码器IC采集电机的角度信息并按照电机编码格式编码形成ABZ和UVW编码信号；

根据上电状态和电机控制系统的反馈信息来控制模式选择模块。

作为本发明进一步的方案，所述的增量式编码器IC包括ABZ及UVW信号产生电路，通过采集电机的角度信息，并进行处理形成完整可用的ABZ及UVW编码信号。

作为本发明进一步的方案，所述增量式编码器IC包括输入控制电路，根据增量式编码器IC状态、控制端请求和接收到的电机控制系统的反馈信息形成控制信号，对模式选择电路进行控制。

作为本发明进一步的方案，所述增量式编码器IC包括模式选择电路，根据增量式编码器IC上电状态和输入控制电路的控制信号，选通增量式编码器IC中增量信号产生电路产生的增量信号ABZ和UVW信号产生电路产生的UVW编码信号，并将其输送给输出驱动模块。

作为本发明进一步的方案，所述增量式编码器IC包括输出驱动电路，接收模式选择电路的输出信号并转换为驱动信号，对电机控制系统进行驱动，以准确控制电机动作，通过UVW信号复用增量信号输出接口进行输出。

作为本发明进一步的方案，编码器上电工作后，输入控制电路经过检测状态时间延迟，检测ABZ编码状态，产生控制信号，控制模式选择电路选通UVW信号；经过UVW编码输出时间后，输入控制电路改变控制信号，控制模式选择电路选通增量信号输出。

作为本发明进一步的方案，控制端发送请求后，UVW编码输出使能信号进入输入控制电路，产生控制信号，控制模式选择电路选通UVW信号；经过UVW编码输出时间后，输入控制电路改变控制信号，控制模式选择电路选通增量信号输出。

作为本发明进一步的方案，在检测状态时间内复用编码器IC增量输出端口，输出检测状态，采用预置的特殊U、V和W编码指示电机控制器准备接受初始U、V和W信号；如果检测到有效的U、V和W编码，则代表进入UVW编码输出时间内。

作为本发明进一步的方案，所述UVW编码输出时间内，复用编码器IC增量输出A、B及Z端口，分别输出U、V和W信号，UVW信号的格式采用常用的电机UVW编码，其输出U、V和W信号与电机的极对数相关。

本发明的有益效果：

1.本发明的提供的一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法，解决了电机在启动时刻的噪声问题，以及增量式编码器接口兼容性问题。本发明中输入控制模块通过判断电机状态和信号反馈，配置模式选择，驱动增量信号或UVW信号输出；增量式编码器IC中输出UVW信号的方法通过复用增量式编码器的输出接口，输出U、V和W信号，在初始上电时，使无刷电机系统确定电机控制线圈通电的顺序及方向，提高了增量式编码器的兼容性，同时极大地改善了电机启动时的抖动和噪声，该方法可应用于电机控制，电机传感等领域。

2.本发明中，增量式编码器IC中输出UVW信号的方法兼容性强，采用增量式编码器的电机系统的输出方式，不需要额外的接口，节省成本；该方法不需要遍历通电顺序，从而避免电机的来回抖动并消减不必要的噪声，解决了电机启动时，来回抖动，产生较大噪声的问题。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明：

图1为本发明中增量式编码器IC框架图；

图2为本发明中上电UVW信号输出时序图；

图3为本发明中控制请求UVW信号输出时序图；

图4为本发明实施例中检测到3个输出端口状态为低电压（代表逻辑000）时的UVW信号输出时序图；

图5为本发明实施例中检测到3个输出端口状态为高电压（代表逻辑111）时的UVW信号输出时序图；

图6为本发明实施例中检测到3个输出端口状态为高阻态（代表逻辑zzz）时的UVW信号输出时序图；

图7为本发明实施例中UVW信号编码输出时序图。

具体实施方式

：

下面将结合附图和有关知识对本发明作出进一步的说明，进行清楚、完整地描述，显然，所描述的电路图应用仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见图1-图7所示，一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法，在保证兼容性的前提下，解决电机启动时，来回抖动，产生较大噪声的问题。

在本发明中，增量式编码器与电机两者均与驱动器连接，在驱动器的驱动下，电机转动，同时增量式编码器产生信号，并将信号发送给驱动器。

具体方案为，一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法，包括以下步骤：UVW信号的产生，具体为增量式编码器IC采集电机的角度信息，并按照电机编码格式编码形成UVW编码信号；

输入控制步骤，根据上电状态、电机控制系统反馈控制模式选择；

模式选择步骤，增量式编码器IC中的通过模式选择选通UVW编码信号和增量编码信号；

输出驱动步骤，在选通UVW信号时，复用增量信号接口对UVW信号进行输出并驱动电机控制系统。使无刷电机系统确定电机控制线圈通电的顺序及方向。

在本发明中增量式编码器IC中输出UVW信号的方法兼容性强，采用增量式编码器的电机系统的输出方式，不需要额外的接口，节省成本；该方法不需要遍历通电顺序，从而避免电机的来回抖动并消减不必要的噪声。

实施例1

一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法，参考图1为增量式编码器IC中输出UVW信号的方法实施方式的模块框架图，包括如下输入输出及电路模块：

输入控制模块，用于接受控制端（电机控制系统）发送UVW信号请求，需要指出输入控制在实际方案中并不是必须的。

模式选择模块，用于选择增量输出模式或则UVW信号输出；其中，通过增量信号产生电路，产生增量A、B、Z信号输出；通过UVW信号产生电路产生U、V和W信号。

输出驱动模块 DRV1,用于发送输出位置信号。

实施例2

一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法，采用的复用的UVW信号输出模式，参照图2所示，编码器上电工作后，经过适当时间延迟，检测ABZ编码状态，输入控制模块将模式选择模块置为输出UVW编码输出模式，将UVW信号产生电路的输出接入输出驱动模块；经过UVW编码输出时间后，输入控制模块将模式选择模块置为增量编码输出模式，将增量信号产生电路的输出接入输出驱动模块，形成ABZ编码输出，增量编码器正常工作。

实施例3

一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法，采用的复用的UVW信号输出模式，参照图2所示，编码器上电工作后，经过适当时间延迟，检测ABZ编码状态，输入控制模块将模式选择模块置为输出UVW编码输出模式，将UVW信号产生电路的输出接入输出驱动模块；经过UVW编码输出时间后，输入控制模块将模式选择模块置为增量编码输出模式，将增量信号产生电路的输出接入输出驱动模块，形成ABZ编码输出，增量编码器正常工作；

参照图3所示，控制端（电机控制系统）发送请求后，输入控制模块将模式选择模块置为输出UVW编码输出模式，将UVW信号产生电路的输出接入输出驱动模块；经过UVW编码输出时间后，输入控制模块将模式选择模块置为增量编码输出模式，将增量信号产生电路的输出接入输出驱动模块，形成ABZ编码输出，增量编码器正常工作。

实施例4

一种增量式编码器IC中输出UVW信号的方法，在检测状态时间内复用编码器IC增量输出端口，输出检测状态，采用预置的特殊U、V和W编码（如：000，111，ZZZ等）指示电机控制器准备接受初始U、V和W信号。如果检测到有效的U、V和W编码，则代表进入UVW编码输出时间内。

一些典型的应用格式如下：

（1）3个输出端口状态为低电压（代表逻辑000）；

图4所示，检测到3个输出端口状态为低电压后，输入控制模块将模式选择模块置为输出UVW编码输出模式，将UVW信号产生电路的输出接入输出驱动模块；经过UVW编码输出时间后，输入控制模块将模式选择模块置为增量编码输出模式，将增量信号产生电路的输出接入输出驱动模块，形成增量编码输出，增量编码器正常工作。

（2）3个输出端口状态为高电压（代表逻辑111）

图5所示，检测到3个输出端口状态为高电压后，输入控制模块将模式选择模块置为输出UVW编码输出模式，将UVW信号产生电路的输出接入输出驱动模块；经过UVW编码输出时间后，输入控制模块将模式选择模块置为增量编码输出模式，将增量信号产生电路的输出接入输出驱动模块，形成增量编码输出，增量编码器正常工作。

（3）3个输出端口状态为高阻态（代表逻辑ZZZ）

图6所示，检测到3个输出端口状态为高阻态后，输入控制模块将模式选择模块置为输出UVW编码输出模式，将UVW信号产生电路的输出接入输出驱动模块；经过UVW编码输出时间后，输入控制模块将模式选择模块置为增量编码输出模式，将增量信号产生电路的输出接入输出驱动模块，形成增量编码输出，增量编码器正常工作。

图7所示，UVW编码输出时间内，复用编码器IC增量输出A、B及Z端口，分别输出U、V和W信号， UVW信号的格式采用常用的电机UVW编码，其输出U、V和W信号与电机的极对数相关。 其有效的编码组合有：001，010，011，100，101，110共六种。

一种典型的应用格式如下：

检测到有效的编码组合后，输入控制模块将模式选择模块置为输出UVW编码输出模式，并输出UVW编码001；经过UVW编码输出时间后，输入控制模块将模式选择模块置为增量编码输出模式，将增量信号产生电路的输出接入输出驱动模块，形成增量编码输出，增量编码器正常工作。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。