[發(fā)明專利]一種絕對(duì)式光電軸角編碼器信號(hào)自適應(yīng)拾取電路

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710056044.6
• 申請(qǐng)日: 2007-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101113915A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜穎財(cái);梁立輝;龍科慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G01D5/347
• 分類號(hào): G01D5/347
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所
• 代理人: 趙炳仁

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電傳感器技術(shù)領(lǐng)域中涉及的絕對(duì)式光電軸角編碼器信號(hào)的自適應(yīng)拾取電路。

二、背景技術(shù)

絕對(duì)式光電軸角編碼器是測(cè)量角位移的光電測(cè)量器件，優(yōu)點(diǎn)是：具有固定零點(diǎn)、掉電后重新上電數(shù)據(jù)不丟失、抗干擾能力強(qiáng)與高可靠性等。不足之處是輸出信號(hào)較多，調(diào)整相對(duì)繁瑣。絕對(duì)式光電軸角編碼器，由于受發(fā)光元件發(fā)散角大、光柵副之間的間隙、發(fā)光與接收元件光電特性的匹配、機(jī)械裝調(diào)時(shí)發(fā)光元件與接收元件位置偏離等因素的影響，其輸出的光電信號(hào)的大小不一致，甚至差異很大，最大和最小有時(shí)相差10倍，當(dāng)使用同一比較電壓時(shí)會(huì)引入測(cè)角誤差。

如果要獲得相同幅值的電壓信號(hào)，就要針對(duì)不同光的電信號(hào)選配不同阻值的負(fù)載電阻，由于輸出信號(hào)的數(shù)量較多，可想而知是相當(dāng)繁瑣的。而且每當(dāng)有發(fā)光、接收元件老化、損壞或光柵副和機(jī)械調(diào)整時(shí)，都要重新選配電阻。因此，為了方便調(diào)整，通常都與一電位器相連。雖然電位器調(diào)節(jié)方法要比選配電阻方法簡(jiǎn)單容易，但也存在上述問(wèn)題，即發(fā)光與接收元器件性能變化及機(jī)械調(diào)整時(shí)，都要重新調(diào)節(jié)電位器的阻值，因此也比較麻煩。特別是當(dāng)設(shè)備出廠后，維護(hù)調(diào)試都更加不便，消耗大量的人力、物力、財(cái)力。

編碼器信號(hào)拾取的電路有很多種，但都力求朝著調(diào)試簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、小型化及智能自動(dòng)(即自適應(yīng))方向發(fā)展。

與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)，是中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所開(kāi)發(fā)的一種信號(hào)拾取電路，如附圖1所示。包括：編碼器讀數(shù)頭1、機(jī)械電位器2、放大電路3、示波器4、信號(hào)整形及鎖存電路5、微控制器6。

當(dāng)編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器讀數(shù)頭1將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出至機(jī)械電位器2，由機(jī)械電位器2將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)(Vi)送入到放大電路3進(jìn)行放大，用示波器監(jiān)視放大電路3的輸出信號(hào)Vo的幅值，并逐一調(diào)整各電位器的阻值，使各路信號(hào)Vo的幅值相同，然后輸出給整形及鎖存電路5將信號(hào)整形成TTL電平方波。由微控制器6控制整形、鎖存電路5鎖存編碼器各路信號(hào)并將鎖存值讀入后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

絕對(duì)式光電軸角編碼器，特別是高精度、高分辨率的編碼器，由于位數(shù)多，因此輸出的信號(hào)路數(shù)也多，所用的電位器也多。如：我們研制某種型號(hào)的21位編碼器，粗碼12位，精、中精碼采用雙讀數(shù)頭，則至少要用電位器的個(gè)數(shù)：12(粗碼)+8(中精碼)+8(精碼)＝28個(gè)。

因此，信號(hào)的調(diào)整比較耗時(shí)費(fèi)力。另外機(jī)械式電位器采用電刷接觸，頻繁調(diào)節(jié)會(huì)使其使用壽命及可靠性大大下降，它的外形尺寸也較大，占據(jù)空間也大。

三、發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于：為了適應(yīng)編碼器在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、維修快速、方便的要求，特設(shè)計(jì)了一種操作簡(jiǎn)便的絕對(duì)式光電軸角編碼器信號(hào)自適應(yīng)拾取電路，替代了以往人工示波器、螺絲刀調(diào)整手段，為編碼器信號(hào)拾取尋求到了一種新的途徑。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，提供一種絕對(duì)式光電軸角編碼器信號(hào)自適應(yīng)拾取電路。

解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如圖2所示。包括：編碼器讀數(shù)頭7、數(shù)字電位器8、放大電路9、A/D轉(zhuǎn)換器10、微控制器11。編碼器讀數(shù)頭7的輸出與數(shù)字電位器8的輸入相聯(lián)，數(shù)字電位器8的輸出與放大電路9的輸入相聯(lián)、放大電路9的輸出與A/D轉(zhuǎn)換器10的輸入相聯(lián)、A/D轉(zhuǎn)換器10的輸出與微控制器11的輸入相聯(lián)，微控制器11的的輸出與A/D轉(zhuǎn)換器10及數(shù)字電位器8的控制線相聯(lián)。

當(dāng)編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器讀數(shù)頭7將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出至數(shù)字電位器8，由數(shù)字電位器8將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)(Vi)送入放大電路9進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)Vo輸出給A/D轉(zhuǎn)換器10，由微控制器11控制A/D轉(zhuǎn)換器10將Vo轉(zhuǎn)換成數(shù)字量讀入，由于A/D的轉(zhuǎn)換值與Vo的幅值成正比關(guān)系，所以能通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換值的大小判斷出Vo幅值大小，如果Vo幅值高于要求值，則微控制器11控制調(diào)節(jié)數(shù)字電位器8減少其阻值，從而實(shí)現(xiàn)降低Vo幅值的目的，直至信號(hào)Vo的幅值符和要求為止。反之亦然。

本發(fā)明的積極效果：該電路調(diào)試簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、尺寸小且能對(duì)編碼器信號(hào)實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)拾取。

四、附圖說(shuō)明

圖1為已有技術(shù)的絕對(duì)式光電軸角編碼器信號(hào)拾取電路的方框結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2為本發(fā)明的電路方框結(jié)構(gòu)示意圖。

五、具體實(shí)施方案

本發(fā)明按圖2所示的結(jié)構(gòu)實(shí)施，其中：

編碼器讀數(shù)頭7采用美國(guó)Honeywell公司生產(chǎn)的SEP8505-003型發(fā)光管和SDP8405-003光電三極管；

數(shù)字電位器8采用XICOR公司生產(chǎn)的X9241型數(shù)字電位器；