两翼旋转门编码器失步问题研究

两翼旋转门编码器失步问题研究

王健

目前两翼旋转门被广泛的应用在各个酒店，机场，商场的入口位置，由于自身门重可以达到1000kg以上，当出现旋转门位置丢失或者安全传感器失效时，旋转门会给人带来伤害，为了保证旋转门的安全运行，对于旋转门各个角度的防夹保护设计至关重要，在防夹保护功能中，除了各个安全传感器外，另外一个重要的器件就是电机旋转编码器。

关键词：两翼旋转门，安全传感器，电机，编码器

电机编码器脉冲检测以及防失步功能的设计原理如下图1.1描述。以下是旋转门电机编码器波形采集的电路。理论上INCA和INCB连接编码器的输出端，P_INCA和P_INCB连接单片机的输入管脚，理论上P_INCA和P_INCB的波形是相差一个周期的脉冲信号。

问题描述：

在实际应用中，由于编码器质量和个体的差异性，客户现场旋转门有几堂门使用了型号为EHK-010-3MHT的编码器，旋转门经常出现“编码器失步故障”报警，然后旋转门停止旋转的问题。

问题调查：

运用PCAN调试工具和示波器调查此问题。

1.测试方法1:

在实验室测试门上，安装上有问题的编码器，用示波器监测进入MCU之前的两个点P_INCA，P_INCB和编码器输出端的INCA，INCB设置示波器为2s/p,同时用PCAN调试工具观察INCA和INCB的差值Differ_MCU1，当Differ_MCU1的值增加时，停止示波器采集，此时一个示波器满屏可以存储20s的数据，然后放大示波器的波形，观察有无异常发生，根据示波器测试的波形如图1.2所示，并不能获取到问题点。图中黄色为INCA，蓝色为P_INCA，粉色为INCB，绿色为P_INCB。

2.测试方法2:

在实验室测试门上，安装上有问题的编码器，编写特殊版软件来调查此问题。

变量“uw_MCU1_A”和“uw_MCU1_B”分别来记录INCA和INCB的脉冲。

当检测到INCA下降沿或者检测到INCB下降沿时，变量“uw_MCU1_A”或“uw_MCU1_B”将加1。

PA1和PA2为MCU上两个数字输出管脚，运用PA1和PA2来检测信号

当检测到INCA下降沿时PA1将翻转。当检测到INCB下降沿时PA2将翻转。

变量“Differ_MCU1”负责记录INCA和INCB的差值。PCAN调试工具采集到的波形如图1.3所示。

由于并不知道失步问题发生何事发生，因此设置示波器为1s/p,，当PCAN调试工具显示差值在增加时，采集示波器图形，然后放大图形进行观察，发现PA2有个异常的翻转信号。如图1.4所示，图中黄色线为P_INCA，粉色线为PA1，绿色线为P_INCB，蓝色线为PA2。

3.测试方法3:

在实验室测试门上，安装上有问题的编码器，编写特殊版软件来调查此问题。

变量“uw_MCU1_A”和“uw_MCU1_B”分别来记录INCA和INCB的脉冲。

当检测到INCA下降沿或者检测到INCB下降沿时，变量“uw_MCU1_A”或“uw_MCU1_B”将加1。

当检测到INCA或者INCB下降沿信号是，PA2将翻转。

变量“Differ_MCU1”负责记录INCA和INCB的差值。

当INCA和INCB差值增加时，PA1将翻转并且变量“Errorcounter”将加1。

当检测到INCA下降沿时PA1将翻转。当检测到INCB下降沿时PA2将翻转。

PCAN调试工具检测到的数据如图1.5所示。

用PA1作为触发条件，当PA1从5V变到0或者从0变到5V时，示波器将触发停止，然后得到波形。放大示波器波形，能观察到绿色线有一次异常的翻转。如图1.6所示。此时定位到了问题，由于编码器其中一路信号有了一次异常翻转，导致两路脉冲差值增加一次，多次类型会导致两路脉冲信号差值达到50，发生停机的问题。

结论:

1.在第一个测试中，我们仅仅只用了示波器来测试INCA和INCB（或者测试P_INCA和P_INCB），为了用示波器能捕获当PCAN采集到差值增加时的波形，设置示波器为1s/p或2s/p来得到一段时间内的波形，示波器一个屏幕智能显示10s或者20s的数据，然后通过放大的方式来寻找异常是否发生，但是这种方法很难找到问题发生时的真正波形。

2.在第二个测试中，运用了当检测到P_INCA和P_INCB下降沿时，电路上的输出管脚PA的翻转，发现了PA翻转异常，从示波器波形上观察，当上升沿发生时，PA也同样翻转了，这正说明了为什么PCAN的数据差值增加，但是通过此种方法的测试，我们仍然不知道这个发生的根本原因。

3.通过以上两个方法的总结，设置一个触发条件，如果两个脉冲差值增加，PA1将发生翻转，因此用此种方法会很容易捕获到问题，根据测试结果，发现此批编码器存在脉冲信号异常的情况，属于质量问题，更换了编码器后，此问题不在发生。

参考文献：

[1]高晗璎，《电机控制》，哈尔滨工业大学出版社，2018-03

[2]哈肯·基洛卡（HakanGürocak），《工业运动控制的设计与应用》，2018-07

[3]徐锋，蒋友明，郑向军，《电机控制与实践》，北京大学出版社，2012-09

[4]王寿华，建筑门窗手册，中国建筑工业出版社