[发明专利]一种利用触发器和编码器判断电机转向的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用触发器与速度脉冲编码器相配合，根据TTL逻辑电平判断电机的旋转方向的方法，通过将电平信号接入单片机等微控制器可实现对电机转向信息的实时检测。

背景技术

随着计算机与电子技术的发展，越来越多基于嵌入式的电机控制系统被应用到生产生活中。与传统控制系统不同在于，这种控制系统利用逻辑电平信号传输信息，实现自动控制的闭环反馈。如果将电机转向信息利用电路直接转化为逻辑电平信号，微控制器只需检测相应引脚的电压即可实时获取当前电机的转向信息，不仅提高了系统的效率，而且提高了检测的准确性，具有非常好的应用前景。

在判断电机转向时，常使用速度编码器先将电机的速度信息转化为脉冲信号，如欧姆龙公司生产的E6A2系列编码器，采用正交的两相脉冲编码输出，两相具有90度相差。经测试，脉冲低电平小于0.5V，高电平根据所接上拉电阻的电压可以在5V-12V之间，两相间相位稳定度较高、电压较稳定。

当前方法根据收集到的两相脉冲个数在微控制器中编程实现对电机转向的判断，这种方式增加了系统的复杂度，由于需要每隔一定时间读取两个脉冲计数寄存器的值，降低了微控制器的运转效率。另外，在一定时间内可能接收到的脉冲数目相同而导致无法判断电机转向，识别成功率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是降低电机转向检测的复杂度，同时，提高其识别成功率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种利用触发器和编码器判断电机转向的方法，其步骤为：

第一步、由速度脉冲编码器根据获取的电机旋转信息输出两相脉冲信号，两相脉冲信号中的任意一相脉冲信号接入触发器的输入端，作为输入信号，另一相脉冲信号接入触发器的时钟端，作为时钟控制信号；

第二步、由微控制器检测触发器的输出，当电机转向后，时钟控制信号反相，触发器的输出由高电平变化为低电平，或由低电平变化为高电平。

优选地，当所述电机正向转动时，在所述时钟控制信号的上升沿时，所述输入信号位于高电平，则所述触发器的输出为高电平；当所述电机反向转动时，所述时钟控制信号反相，在所述时钟控制信号的上升沿时，所述输入信号位于低电平，则所述触发器的输出为低电平。

优选地，通过所述微控制器设置等待时间，在等待时间内，由微控制器统计接收到的高电平及低电平的个数来判断所述电机的转向，防止电机转向过程中的抖动现象。

本发明利用编码器的两相输出和触发器的特点，将转向信息转变为电平信号提供给微控制器，其具有装置简单、成本较低、准确率高、能够实时检测等优点。

附图说明

图1为实施例中电机正向转动时，输入信号及时钟控制信号示意图；

图2为实施例中电机反向转动时，输入信号及时钟控制信号示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供了一种利用触发器和编码器判断电机转向的方法，步骤为：

第一步、由速度脉冲编码器根据获取的电机旋转信息输出两相脉冲信号，两相脉冲信号中的任意一相脉冲信号接入触发器的输入端，作为输入信号，另一相脉冲信号接入触发器的时钟端，作为时钟控制信号；

第二步、由微控制器检测触发器的输出，当电机转向后，时钟控制信号反相，触发器的输出由高电平变化为低电平，或由低电平变化为高电平，本领域技术人员可以根据实际情况来进行设定，例如高电平时为电机正向转动，低电平时为电机反向转动；也可以高电平时为电机反向转动，低电平时为电机正向转动，本实施例采用的是前者，具体如下：

当电机正向转动时，在时钟控制信号的上升沿时，输入信号位于高电平，则触发器的输出为高电平，如图1所示。电压表检测触发器输出端为高电平。当电机反向转动时，时钟控制信号反相，在时钟控制信号的上升沿时，输入信号位于低电平，则触发器的输出为低电平，如图2所示。电压表检测触发器输出端为低电平。

为了防止电机转向过程中的抖动现象，还可以通过微控制器设置等待时间，在等待时间内，由微控制器统计接收到的高电平及低电平的个数来判断所述电机的转向，例如在本实施例中，在等待时间内，若微控制器接收到的高电平数为2个，而低电平数为6个，则可以判定为电机由正向转动转向为了反向转动，反之亦然。

将本发明的转向控制方法应用到两轮直立平衡小车中，在小车行驶中需要快速实时地检测当前车轮的转动情况以达到车速控制的闭环反馈，使用该方法来实时检测车轮的旋转方向，达到了较稳定的直立效果。