专利名称：伺服马达位置回馈装置及方法
技术领域：
本发明系有关于一种解角器的应用，特别系指一种伺服马达位置回馈装置及方法。
背景技术：
查目前转矩马达位置回馈装置，常见的有光学尺位置回馈、磁性尺位置回馈、霍尔元件位置回馈及旋转型光电编码器等四种，但这些位置回馈装置，不是价钱高昂就是解析度太低，或是环境耐受度太差，需在很好的工作环境下使用，因此出现了使用解角器位置回馈装置来解决故有的缺点。解角器(Resolver)在转矩(Torque)马达中主要当作角度位置回馈使用，将马达之位置回传到驱动器，以达到闭回路控制目的，进而让使用者达到精密控制，并降低马达顿转矩力量，使马达速度漣波控制达到最小，完成马达在使用上的最佳化。解角器基本上系由转子与定子组成，藉由相对应之激发线圈与感应线圈来产生电磁感应之原理，激发线圈主要是提供激发信号输出，感应线圈则是透过转子与定子转动，来感应并产生磁场变化，进而产生振幅调变信号之输出。请参阅图1及第2图，在习用技术里解角器之输入信号系利用正弦交流信号Pla或余弦交流信号Plb来实现。以正弦交流信号Pla为例，经由输入正弦交流信号Pla之定子线圈，因转矩马达旋转而对转子上的线圈产生激发输入，转子线圈再随之产生感应输出，其中转子线圈之绕线方式系两相绕线(相位差90° )。当激发输入定子线圈正弦交流信号Pla = sinOt)时,转子线圈会感应输出正弦取样信号P2a = K sin Ot).sin 0及余弦取样信号P2b = K sin O t).cos 0 ,其中K系机构之误差常数，而0则为解角器之角位移量。若以余弦交流信号Plb为例，则激发输入定子线圈余弦交流信号Plb = cos (cot)时，转子线圈会感应输出正弦取样信号P2a = Kcos (co t).sin 0 及余弦取样信号 P2b = K cos (co t).cos 0。然而，传统解角器藉由交流信号激发输入的方式来实现马达位置回馈尽管达到了马达使用最佳化之目的，但在取样信号处理的难易度及成本效益方面，却仍存在其改进的空间。

发明内容
有鉴于此，本发明之主要目的即是提供一种伺服马达位置回馈装置及方法，以一序列脉波信号输入连结在伺服马达转轴上解角器，来侦测伺服马达之位置并将其回馈记录。本发明为解决习知技术之问题所采用之方法，系以一脉波产生单元产生一序列脉波信号，将该脉波信号输入至该解角器的激磁信号输入线圈，该解角器藉由该伺服马达之转轴驱动而旋转时，产生一角位移量；再以该角位移感应线圈藉由电磁感应感测该解角器所产生之角位移量，并产生一序列随着该角位移量之大小而改变电压高低的取样信号，最后依据该取样信号计算转换得到一响应于该角位移量之位置回馈参数。本发明伺服马达位置回馈装置系以一解角器结合在一伺服马达的转轴，该解角器藉由该伺服马达之转轴驱动而旋转，该解角器包括有一激磁信号输入线圈、至少一角位移感应线圈，包括:一脉波产生单元，用以产生一序列脉波信号，该脉波信号输入至该解角器的激磁信号输入线圈，该解角器藉由该伺服马达之转轴驱动而旋转时，产生一角位移量；该角位移感应线圈藉由电磁感应感测该解角器所产生之角位移量,并产生一序列随着该角位移量之大小而改变电压高低的取样信号；至少一角位移量接收单元，连接于该解角器之角位移感应线圈，该角位移量接收单元接收该解角器之角位移感应线圈所产生之取样信号；一取样信号转换单元，接收该角位移量接收单元所产生之取样信号，并将该取样信号转换得到一响应于该角位移量之位置回馈参数。相较于习知技术之伺服马达位置回馈方法，本发明藉由一序列脉波信号输入连结在伺服马达转轴上解角器，来侦测伺服马达之位置并将其回馈记录，该序列脉波信号经由解角器所感应输出之取样信号，序列随着该角位移量之大小而改变电压高低，不管是在激发输入信号的产生或是感应输出信号的转换皆可简单的用一数字信号处理的方式实现，包括数字信号处理器、数字积体电路等等，整体而言耗费成本更低，且更容易实现。本发明所采用的具体方法及结构设计，将藉由以下之实施例及附呈图式作进一步之说明。


图1系习用技术所激发输入的交流信号波形图；图2系习用技术所感应输出的取样信号波形图；图3系本发明伺服马达位置回馈装置最佳实施例之功能方块图；图4系本发明伺服马达位置回馈方法最佳实施例之流程图；图5系本发明伺服马达位置回馈装置最佳实施例所激发输入的脉波信号波形图；图6系本发明伺服马达位置回馈装置最佳实施例所感应输出的取样信号波形图；图7系本发明伺服马达位置回馈装置最佳实施例所使用之对照表；图8系本发明伺服马达位置回馈装置第二实施例之功能方块图。主要元件符号说明:1伺服马达11转轴2解角器21激磁信号输入线圈22a角位移感应线圈22b角位移感应线圈31放大器32放大器4角位移量接收单元4a模拟数字转换单元5取样信号转换单元6脉波产生单元
61递增递减计时单元62脉冲宽度调变单元7对照表7a反三角函数对照表8数字信号处理单元SI脉波信号S2取样信号S20 S2n 取样信号S2a正弦取样信号S2b余弦取样信号S3位置回馈参数S30 S3n 位置回馈参数Pla正弦交流信号Plb余弦交流信号P2a正弦取样信号P2b余弦取样信号0角位移量
具体实施例方式请参阅图3所示，本发明伺服马达位置回馈装置系以一解角器2结合在一伺服马达I的转轴11，该解角器2藉由该伺服马达I之转轴11驱动而旋转,该解角器2包括有一激磁信号输入线圈21、至少一角位移感应线圈22a，22b。该伺服马达位置回馈装置包括:一脉波产生单元6，用以产生一序列脉波信号SI，该脉波信号SI输入至该解角器2的激磁信号输入线圈21，该解角器2藉由该伺服马达I之转轴11驱动而旋转时，产生一角位移量9 ;该角位移感应线圈22a，22b藉由电磁感应感测该解角器2所产生之角位移量0，并产生一序列随着该角位移量之大小而改变电压高低的取样信号S2 ;至少一角位移量接收单元4，连接于该解角器2之角位移感应线圈22a，22b，该角位移量接收单元4接收该解角器2之角位移感应线圈22a，22b所产生之取样信号S2 ；一取样信号转换单元5，接收该角位移量接收单元4所产生之取样信号S3，并将该取样信号S3转换得到一响应于该角位移量之位置回馈参数S4。该脉波产生单元6所产生之序列脉波信号SI在输出后，更先经由一放大器31将信号放大，再输入至该解角器2的激磁信号输入线圈21，而该解角器2所产生之取样信号S2，亦先经由一放大器32将信号放大，再输入至角位移量接收单元4。此外，该取样信号S2包括一正弦取样信号S2a与一余弦取样信号S2b，而该角位移量接收单元4系一模拟数字转换电路，且该取样信号转换单元5更另外电连结一对照表7 (图7)，将该取样信号S2转换成一脉波参数后，经由该对照表7(图7)取反函数得到该位置回馈参数S4。请参阅图4所示，本发明伺服马达位置回馈方法包括以下步骤:以一脉波产生单兀产生一序列脉波信号 (SlOl);该序列脉波信号输出后，更经由一放大器将信号放大(S102);将该脉波信号输入至该解角器的激磁信号输入线圈，该解角器藉由该伺服马达之转轴驱动而旋转时，产生一角位移量(S103);以该角位移感应线圈藉由电磁感应感测该解角器所产生之角位移量，并产生一序列随着该角位移量之大小而改变电压高低的取样信号(S104);该取样信号更经由一放大器将信号放大，再输入至角位移量接收单元(S105);将该取样信号转换成一脉波参数后，经由一对照表取反函数(S106);依据该取样信号计算转换得到一响应于该角位移量之位置回馈参数(S107)。请参阅图5与图6所示，在本发明伺服马达位置回馈装置中，解角器2之输入信号系利用一序列脉波信号SI来实现。经由输入序列脉波信号SI之激磁信号输入线圈21，因伺服马达I之转轴11旋转，而对角位移感应线圈22a，22b产生激发输入，角位移感应线圈22a，22b再随之产生感应输出，其中角位移感应线圈22a，22b之绕线方式系两相绕线(相差90° )。当激发输入激磁信号输入线圈21序列脉波信号SI = V时，角位移感应线圈22a，22b会感应输出正弦取样信号S2a = KV.sin 0及余弦取样信号S2b = K V.cos 0，其中K系机构之误差常数，而0则为解角器之角位移量，最后依据该取样信号S2计算转换得到一响应于该角位移量之位置回馈参数S3。请参阅图8所示，系本发明伺服马达位置回馈装置第二实施例之功能方块图，基本原理与最佳实施例相同，唯一相异之处系本发明第二实施例系使用一递增递减计时单元61与一脉冲宽度调变电路62来产生该序列脉波信号SI,且该取样信号S2系藉由一模拟数字转换单元4a将正弦取样信号S2a与余弦取样信号S2b转换所产生，最后该取样信号S2再经由一反三角函数对照表7a转换得到一响应于该角位移量之位置回馈参数S3。由以上之实施例可知，本发明确具极佳之产业利用价值，故本发明业已符合于专利之要件。惟以上之叙述仅为本发明之较佳实施例说明，凡精于此项技艺者当可依据上述之说明而作其它种种之改良，惟这些改变仍属于本发明的创作精神及本发明权利要求范围中。
权利要求
1.一种伺服马达位置回馈装置，系以一解角器结合在一伺服马达的转轴，所述的解角器藉由所述的伺服马达之转轴驱动而旋转，所述的解角器包括有一激磁信号输入线圈、至少一角位移感应线圈，其特征在于，所述的装置包括: 一脉波产生单元，用以产生一序列脉波信号，所述的脉波信号输入至所述的解角器的激磁信号输入线圈，所述的解角器藉由所述的伺服马达之转轴驱动而旋转时，产生一角位移量; 所述的角位移感应线圈藉由电磁感应感测所述的解角器所产生之角位移量，并产生一序列随着所述的角位移量之大小而改变电压高低的取样信号； 至少一角位移量接收单元，连接于所述的解角器之角位移感应线圈，所述的角位移量接收单元接收所述的解角器之角位移感应线圈所产生之取样信号； 一取样信号转换单元，接收所述的角位移量接收单元所产生之取样信号，并将所述的取样信号转换得到一响应于所述的角位移量之位置回馈参数。
2.如权利要求1所述的伺服马达位置回馈装置，其特征在于，所述的脉波产生单元所产生之序列脉波信号输出后，更经由一放大器将信号放大，再输入至所述的解角器的激磁信号输入线圈。
3.如权利要求1所述的伺服马达位置回馈装置，其特征在于，所述的解角器所产生之取样信号，更经由一放大器将信号放大，再输入至角位移量接收单元。
4.如权利要求1所述的伺服马达位置回馈装置，其特征在于，所述的取样信号包括一正弦脉波信号与一余弦脉波信号。
5.如权利要求1所述的伺服马达位置回馈装置，其特征在于，所述的角位移量接收单兀系一模拟数字转换电路。
6.如权利要求1所述的伺服马达位置回馈装置，其特征在于，所述的取样信号转换单元更另外电连结一对照表，将所述的取样信号转换成一脉波参数后，经由所述的对照表取反函数得到所述的位置回馈参数。
7.一种伺服马达位置回馈方法，系以一解角器结合在一伺服马达的转轴，所述的解角器藉由所述的伺服马达之转轴驱动而旋转，所述的解角器包括有一激磁信号输入线圈、至少一角位移感应线圈，其特征在于，所述的方法包括以下步骤: (a)以一脉波产生单元产生一序列脉波信号； (b)将所述的脉波信号输入至所述的解角器的激磁信号输入线圈，所述的解角器藉由所述的伺服马达之转轴驱动而旋转时，产生一角位移量； (C)以所述的角位移感应线圈藉由电磁感应感测所述的解角器所产生之角位移量，并产生一序列随着所述的角位移量之大小而改变电压高低的取样信号； (d)依据所述的取样信号计算转换得到一响应于所述的角位移量之位置回馈参数。
8.如权利要求7所述的伺服马达位置回馈方法，其特征在于，所述的脉波产生单元所产生之序列脉波信号输出后，更经由一放大器将信号放大，再输入至所述的解角器的激磁信号输入线圈。
9.如权利要求7所述的伺服马达位置回馈方法，其特征在于，所述的解角器所产生之取样信号，更经由一放大器将信号放大，再输入至角位移量接收单元。
10.如权利要求7所述的伺服马达位置回馈方法，其特征在于，所述的取样信号包括一正弦脉波信号与一余弦脉波信号。
11.如权利要求7所述的伺服马达位置回馈方法，其特征在于，所述的角位移量接收单兀系一模拟数字转换电路。
12.如权利要求7所述的伺服马达位置回馈方法，其特征在于，所述的取样信号转换单元更另外电连结一对照表，将所述的取样信号转换成一脉波参数后，经由所述的对照表取反函数得到所述的 位置回馈参数。
全文摘要
本发明公开了一种伺服马达位置回馈装置与方法，系以一解角器结合在一伺服马达的转轴，该解角器藉由该伺服马达之转轴驱动而旋转，该解角器包括有一激磁信号输入线圈、至少一角位移感应线圈，该装置包括一脉波产生单元、至少一角位移量接收单元与一取样信号转换单元；该脉波产生单元产生一序列脉波信号至该解角器的激磁信号输入线圈，该解角器因旋转产生一角位移量，而该角位移感应线圈藉由电磁感应感测该角位移量，并产生一序列随着该角位移量之大小而改变电压高低的取样信号，最后依据该取样信号计算转换得到一响应于该角位移量之位置回馈参数。
文档编号G01B7/30GK103217094SQ201210015779
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者侯中权 申请人:侯中权