電動叉車的多電源電機編碼器檢測裝置設計

文/張再磊 陳偉林

隨著電動叉車交流驅動技術的普及和日趨成熟，交流電機編碼器已成為交流控制系統中不可或缺的重要元器件。現有的工業電機編碼器智能測試儀，必須外接220V交流電源才能進行工作，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品，也嚴禁碰撞和沖擊，同時禁止在陽光下暴曬儀表，否則容易損壞液晶屏，而且操作程序復雜，對操作人員的要求很高，以避免因誤操作損壞編碼器的情況。

電動叉車行業中電機電壓等級為48V或80V低壓電源。目前在叉車裝配車間，交流電機的編碼器好壞只有在叉車組裝下線后，運行調試時才能發現，然后再拆卸更換予以返工，嚴重影響作業效率。而后期在用戶處的今后服務，編碼器故障維修多半也是憑著維修工經驗予以判斷。因此，如何在硬件設施有限的條件下對電動車低壓交流電機編碼器進行真實準確地判斷，成為電動叉車行業的一大難題。

本文主要介紹了一種低壓交流電機編碼器檢測裝置，該裝置攜帶和使用方便，能在簡陋的條件下對交流電機的編碼器好壞作出準確判斷。

一、解決方案

本文所介紹的技術方案，主要用以提供一種應用范圍更廣、精度更高、功能明確、操作簡單的低成本電機編碼器檢測電路，其改進的關鍵技術在于多電源選擇、顯示直觀，脈寬檢測更精確，以提高檢測精度、拓寬適用范圍。

該方法采取的技術方案是：一種多電源電機編碼器檢測裝置，包括本地電源（3）、電源選擇開關 (4) 、信號輸入電路（5）、信號檢測電路（6）、聲光指示電路（7）。電源選擇開關（4）的輸入電壓一路來自電機控制器（1），另一路來自本地電源（3）；電源選擇開關（4）的輸出電壓連接到電機編碼器（2），信號輸入電路（5）以及信號檢測電路（6）和聲光指示電路（7）；電機編碼器（2）的輸出信號經信號輸入電路（5）整理后輸送到檢測電路（6），其檢測結果由聲光指示電路（7）指示。

其有益的積極效果是：與現有的電機編碼器檢測裝置相比，該方案應用范圍更廣、精度更高、成本低、操作簡單。

二、方案實施

為了便于理解，下面將結合具體實施例對本技術方案進行更全面的描述。不過，該技術方案能以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施方式。

圖2具體實施的某一典型實例檢測電路系統原理圖

圖1 是本文所述方案的檢測電路系統框圖，圖2是具體實施的某一典型實例檢測電路系統原理圖。如圖1和圖2所示，一種多電源電機編碼器檢測裝置，主要包括：本地電源（3）、電源選擇開關 (4) 、信號輸入電路（5）、信號檢測電路（6）、聲光指示電路（7）；其特征在于：電源選擇開關（4）的輸入電壓一路來自電機控制器（1），另一路來自本地電源（3）；電源選擇開關（4）的輸出電壓連接到電機編碼器（2），信號輸入電路（5）以及信號檢測電路（6）和聲光指示電路（7）；電機編碼器（2）的輸出信號經信號輸入電路（5）整理后輸送到檢測電路（6），其檢測結果由聲光指示電路（7）指示。

圖1 檢測電路系統框圖

本地電源（3）采用9伏電池組。

電源選擇開關（4）采用三刀雙擲開關SW1, 信號輸入電路（5）由電阻R1 、電阻R2、電阻R3 、電阻R4、與門 U1A 、與門U1B構成， 檢測電路（6）由與門U1C、與門U1D、電阻R3 、電阻R4、電容C1 、電容C2 、二極管D1 、二極管D2構成； 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、發光二極管D5、發光二極管D6、發光二極管D7、蜂鳴器B1構成；三極管T1將來自與門U1C第10腳信號放大后，驅動發光二極管D6和蜂鳴器B1實現聲光指示；三極管T2將來自于門U1D第11腳的信號放大后，驅動發光二極管D7和蜂鳴器B1實現聲光指示。

利用該裝置檢測方法：檢測分為在線檢測和離線檢測，當電源選擇開關（5）的SW1-31與SW1-33接通時，使用本地電源，實現在線檢測；當電源選擇開關（5）的SW1-31與SW1-32接通時，使用9V電池作為供電電源，實現離線檢測；無論在線檢測還是離線檢測，利用該裝置檢測的過程相同。

電源接通后，發光二極管D5指示電源供電狀態，燈亮表示電源接入成功，檢測系統可以正常工作。驅動交流電機輸出軸使其旋轉，檢測裝置通過對A、B相輸出信號進行分析，判斷出電機編碼器相序、相位是否正常，進而確定該編碼器是否能正常工作。

編碼器輸出的A、B相信號分別通過與門元件U1A和U1B隔離后，進入由C1&R3和C2&R4組成的A通道和B通道微分電路，產生尖峰信號后，分別通過D2和D3兩個二極管獲得單向脈沖輸出到另外兩個與門元件U1C和U1D中，其輸出數據分別與U1A和U1B的輸出數據進行比較運算，然后經過限流電阻R5和R6分別輸入到三極管T1和T2的基極，根據比較運算的結果，若U1C輸出為高，則T1導通，發光二極管D9點亮閃爍，同時，由于T1導通，二極管D4正向導通，蜂鳴器得電工作。U1D的輸出同理。

1.正常工作狀態：當電機軸逆時針勻速轉動，T1亮，蜂鳴器B1發出蜂鳴；若當電機軸順時針勻速轉動，T1亮，蜂鳴器B1發出蜂鳴。（注：蜂鳴器作為可選裝置，根據實際情況選用。）

2.非正常工作狀態：(1)當電機軸勻速轉動后，無論方向如何，T1、T2均不亮，蜂鳴器B1不響。導致該情況發生有兩種可能：U/V/W相序與A、B相信號相序不匹配，或者編碼器A、B相均缺相。

(2)勻速轉動電機軸，在某個方向時，對應二極管不亮，蜂鳴器不響；而在相反方向轉動時，對應二極管發光，蜂鳴器B1響，可以判斷為某相信號缺相。

無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、優勢效果

與現有技術相比，本文所述的方案具有以下有益效果：

可實現電動叉車的電機在線和離線兩種狀態下對編碼器信號的檢測，電機工作裝填通過電源選擇開關來選擇；在線檢測時，由車輛控制器提供電源，由于電動叉車控制器類型不同，其所提供的編碼器工作電壓等級也不同，檢測電路的寬電壓特性能自適應被測對象的電壓等級，無需額外設定電壓選擇開關；由于電路功耗低，僅外接9V干電磁即可提供離線檢測電源，而無需工業220V交流電源；兩種工作狀態的檢測結果僅通過聲光指示電路即可顯示，非常直觀，在滿足檢測結果準確的前提下降低損耗，達到節能的效果。在不同檢測條件下，都可用同一檢測裝置，滿足電動叉車復雜的維修檢測環境。總之，可解決現有技術對電動叉車電機編碼器檢測的局限性，獲得有益的技術效果。

四、結語

本文所述方案特別適合于電動叉車的電機檢修，通過檢測電動叉車用異步感應交流電機的相序和相位來檢測電機是否工作正常，防止電機因堵轉而燒毀，避免引起車輛燃燒等重大安全事故等所必須檢測項目，不僅用來判斷電機編碼器的好壞，而且可用于單一部件的精確性能檢測，目的是為防抱死等可靠性應用，并且該方案試用被測對象在線、離線兩種狀態，無論從檢測信號上還是從檢測手段上，都能滿足電動叉車復雜多變下的維修要求，是電驅動專用車輛工程環境下專用檢測儀器的經濟實用型方案。