電動(dòng)叉車(chē)的多電源電機(jī)編碼器檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

文/張?jiān)倮?陳偉林

隨著電動(dòng)叉車(chē)交流驅(qū)動(dòng)技術(shù)的普及和日趨成熟，交流電機(jī)編碼器已成為交流控制系統(tǒng)中不可或缺的重要元器件?，F(xiàn)有的工業(yè)電機(jī)編碼器智能測(cè)試儀，必須外接220V交流電源才能進(jìn)行工作，而且不允許在蒸汽和灰塵比較重的情況下使用，因這種儀表屬于易碎產(chǎn)品，也嚴(yán)禁碰撞和沖擊，同時(shí)禁止在陽(yáng)光下暴曬儀表，否則容易損壞液晶屏，而且操作程序復(fù)雜，對(duì)操作人員的要求很高，以避免因誤操作損壞編碼器的情況。

電動(dòng)叉車(chē)行業(yè)中電機(jī)電壓等級(jí)為48V或80V低壓電源。目前在叉車(chē)裝配車(chē)間，交流電機(jī)的編碼器好壞只有在叉車(chē)組裝下線后，運(yùn)行調(diào)試時(shí)才能發(fā)現(xiàn)，然后再拆卸更換予以返工，嚴(yán)重影響作業(yè)效率。而后期在用戶(hù)處的今后服務(wù)，編碼器故障維修多半也是憑著維修工經(jīng)驗(yàn)予以判斷。因此，如何在硬件設(shè)施有限的條件下對(duì)電動(dòng)車(chē)低壓交流電機(jī)編碼器進(jìn)行真實(shí)準(zhǔn)確地判斷，成為電動(dòng)叉車(chē)行業(yè)的一大難題。

本文主要介紹了一種低壓交流電機(jī)編碼器檢測(cè)裝置，該裝置攜帶和使用方便，能在簡(jiǎn)陋的條件下對(duì)交流電機(jī)的編碼器好壞作出準(zhǔn)確判斷。

一、解決方案

本文所介紹的技術(shù)方案，主要用以提供一種應(yīng)用范圍更廣、精度更高、功能明確、操作簡(jiǎn)單的低成本電機(jī)編碼器檢測(cè)電路，其改進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)在于多電源選擇、顯示直觀，脈寬檢測(cè)更精確，以提高檢測(cè)精度、拓寬適用范圍。

該方法采取的技術(shù)方案是：一種多電源電機(jī)編碼器檢測(cè)裝置，包括本地電源（3）、電源選擇開(kāi)關(guān) (4) 、信號(hào)輸入電路（5）、信號(hào)檢測(cè)電路（6）、聲光指示電路（7）。電源選擇開(kāi)關(guān)（4）的輸入電壓一路來(lái)自電機(jī)控制器（1），另一路來(lái)自本地電源（3）；電源選擇開(kāi)關(guān)（4）的輸出電壓連接到電機(jī)編碼器（2），信號(hào)輸入電路（5）以及信號(hào)檢測(cè)電路（6）和聲光指示電路（7）；電機(jī)編碼器（2）的輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)輸入電路（5）整理后輸送到檢測(cè)電路（6），其檢測(cè)結(jié)果由聲光指示電路（7）指示。

其有益的積極效果是：與現(xiàn)有的電機(jī)編碼器檢測(cè)裝置相比，該方案應(yīng)用范圍更廣、精度更高、成本低、操作簡(jiǎn)單。

二、方案實(shí)施

為了便于理解，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本技術(shù)方案進(jìn)行更全面的描述。不過(guò)，該技術(shù)方案能以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施方式。

圖2具體實(shí)施的某一典型實(shí)例檢測(cè)電路系統(tǒng)原理圖

圖1 是本文所述方案的檢測(cè)電路系統(tǒng)框圖，圖2是具體實(shí)施的某一典型實(shí)例檢測(cè)電路系統(tǒng)原理圖。如圖1和圖2所示，一種多電源電機(jī)編碼器檢測(cè)裝置，主要包括：本地電源（3）、電源選擇開(kāi)關(guān) (4) 、信號(hào)輸入電路（5）、信號(hào)檢測(cè)電路（6）、聲光指示電路（7）；其特征在于：電源選擇開(kāi)關(guān)（4）的輸入電壓一路來(lái)自電機(jī)控制器（1），另一路來(lái)自本地電源（3）；電源選擇開(kāi)關(guān)（4）的輸出電壓連接到電機(jī)編碼器（2），信號(hào)輸入電路（5）以及信號(hào)檢測(cè)電路（6）和聲光指示電路（7）；電機(jī)編碼器（2）的輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)輸入電路（5）整理后輸送到檢測(cè)電路（6），其檢測(cè)結(jié)果由聲光指示電路（7）指示。

圖1 檢測(cè)電路系統(tǒng)框圖

本地電源（3）采用9伏電池組。

電源選擇開(kāi)關(guān)（4）采用三刀雙擲開(kāi)關(guān)SW1, 信號(hào)輸入電路（5）由電阻R1 、電阻R2、電阻R3 、電阻R4、與門(mén) U1A 、與門(mén)U1B構(gòu)成， 檢測(cè)電路（6）由與門(mén)U1C、與門(mén)U1D、電阻R3 、電阻R4、電容C1 、電容C2 、二極管D1 、二極管D2構(gòu)成； 聲光指示電路（7）由電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11 、三極管T1、三極管T2 、二極管D3、二極管D4、發(fā)光二極管D5、發(fā)光二極管D6、發(fā)光二極管D7、蜂鳴器B1構(gòu)成；三極管T1將來(lái)自與門(mén)U1C第10腳信號(hào)放大后，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管D6和蜂鳴器B1實(shí)現(xiàn)聲光指示；三極管T2將來(lái)自于門(mén)U1D第11腳的信號(hào)放大后，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管D7和蜂鳴器B1實(shí)現(xiàn)聲光指示。

利用該裝置檢測(cè)方法：檢測(cè)分為在線檢測(cè)和離線檢測(cè)，當(dāng)電源選擇開(kāi)關(guān)（5）的SW1-31與SW1-33接通時(shí)，使用本地電源，實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)；當(dāng)電源選擇開(kāi)關(guān)（5）的SW1-31與SW1-32接通時(shí)，使用9V電池作為供電電源，實(shí)現(xiàn)離線檢測(cè)；無(wú)論在線檢測(cè)還是離線檢測(cè)，利用該裝置檢測(cè)的過(guò)程相同。

電源接通后，發(fā)光二極管D5指示電源供電狀態(tài)，燈亮表示電源接入成功，檢測(cè)系統(tǒng)可以正常工作。驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)輸出軸使其旋轉(zhuǎn)，檢測(cè)裝置通過(guò)對(duì)A、B相輸出信號(hào)進(jìn)行分析，判斷出電機(jī)編碼器相序、相位是否正常，進(jìn)而確定該編碼器是否能正常工作。

編碼器輸出的A、B相信號(hào)分別通過(guò)與門(mén)元件U1A和U1B隔離后，進(jìn)入由C1&R3和C2&R4組成的A通道和B通道微分電路，產(chǎn)生尖峰信號(hào)后，分別通過(guò)D2和D3兩個(gè)二極管獲得單向脈沖輸出到另外兩個(gè)與門(mén)元件U1C和U1D中，其輸出數(shù)據(jù)分別與U1A和U1B的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較運(yùn)算，然后經(jīng)過(guò)限流電阻R5和R6分別輸入到三極管T1和T2的基極，根據(jù)比較運(yùn)算的結(jié)果，若U1C輸出為高，則T1導(dǎo)通，發(fā)光二極管D9點(diǎn)亮閃爍，同時(shí)，由于T1導(dǎo)通，二極管D4正向?qū)?，蜂鳴器得電工作。U1D的輸出同理。

1.正常工作狀態(tài)：當(dāng)電機(jī)軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，T1亮，蜂鳴器B1發(fā)出蜂鳴；若當(dāng)電機(jī)軸順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，T1亮，蜂鳴器B1發(fā)出蜂鳴。（注：蜂鳴器作為可選裝置，根據(jù)實(shí)際情況選用。）

2.非正常工作狀態(tài)：(1)當(dāng)電機(jī)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，無(wú)論方向如何，T1、T2均不亮，蜂鳴器B1不響。導(dǎo)致該情況發(fā)生有兩種可能：U/V/W相序與A、B相信號(hào)相序不匹配，或者編碼器A、B相均缺相。

(2)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，在某個(gè)方向時(shí)，對(duì)應(yīng)二極管不亮，蜂鳴器不響；而在相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)二極管發(fā)光，蜂鳴器B1響，可以判斷為某相信號(hào)缺相。

無(wú)論何種原因引起的輸出異常，均可判斷編碼器損壞，需更換。

三、優(yōu)勢(shì)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文所述的方案具有以下有益效果：

可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)叉車(chē)的電機(jī)在線和離線兩種狀態(tài)下對(duì)編碼器信號(hào)的檢測(cè)，電機(jī)工作裝填通過(guò)電源選擇開(kāi)關(guān)來(lái)選擇；在線檢測(cè)時(shí)，由車(chē)輛控制器提供電源，由于電動(dòng)叉車(chē)控制器類(lèi)型不同，其所提供的編碼器工作電壓等級(jí)也不同，檢測(cè)電路的寬電壓特性能自適應(yīng)被測(cè)對(duì)象的電壓等級(jí)，無(wú)需額外設(shè)定電壓選擇開(kāi)關(guān)；由于電路功耗低，僅外接9V干電磁即可提供離線檢測(cè)電源，而無(wú)需工業(yè)220V交流電源；兩種工作狀態(tài)的檢測(cè)結(jié)果僅通過(guò)聲光指示電路即可顯示，非常直觀，在滿(mǎn)足檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確的前提下降低損耗，達(dá)到節(jié)能的效果。在不同檢測(cè)條件下，都可用同一檢測(cè)裝置，滿(mǎn)足電動(dòng)叉車(chē)復(fù)雜的維修檢測(cè)環(huán)境。總之，可解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)電動(dòng)叉車(chē)電機(jī)編碼器檢測(cè)的局限性，獲得有益的技術(shù)效果。

四、結(jié)語(yǔ)

本文所述方案特別適合于電動(dòng)叉車(chē)的電機(jī)檢修，通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)叉車(chē)用異步感應(yīng)交流電機(jī)的相序和相位來(lái)檢測(cè)電機(jī)是否工作正常，防止電機(jī)因堵轉(zhuǎn)而燒毀，避免引起車(chē)輛燃燒等重大安全事故等所必須檢測(cè)項(xiàng)目，不僅用來(lái)判斷電機(jī)編碼器的好壞，而且可用于單一部件的精確性能檢測(cè)，目的是為防抱死等可靠性應(yīng)用，并且該方案試用被測(cè)對(duì)象在線、離線兩種狀態(tài)，無(wú)論從檢測(cè)信號(hào)上還是從檢測(cè)手段上，都能滿(mǎn)足電動(dòng)叉車(chē)復(fù)雜多變下的維修要求，是電驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用車(chē)輛工程環(huán)境下專(zhuān)用檢測(cè)儀器的經(jīng)濟(jì)實(shí)用型方案。