[發(fā)明專利]增量型旋轉(zhuǎn)編碼器精確計數(shù)的算法及其實現(xiàn)裝置

有效

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• 申請日: 2009-04-25
• 公開（公告）號: CN101539437A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 呂盼稂;吳健新
• 申請（專利權）人: 恩平市西特爾數(shù)碼科技有限公司
• 主分類號: G01D5/245
• 分類號: G01D5/245
• 代理公司: 江門嘉權專利商標事務所有限公司
• 代理人: 譚志強

技術領域

本發(fā)明涉及一種增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的去毛刺算法的改進及其實現(xiàn)裝置。

背景技術

使用旋轉(zhuǎn)編碼器是對其輸出脈沖進行計數(shù)，因此需要去除毛刺的影響，目前大多數(shù)去毛刺算法都是采用軟件或硬件濾波的方式。但是使用濾波方式時轉(zhuǎn)動的頻率會受到限制，轉(zhuǎn)速太快則產(chǎn)生的有效脈沖信號會和毛刺脈沖一起被濾除，導致轉(zhuǎn)動不被響應。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的去毛刺算法的改進及其實現(xiàn)裝置。

本發(fā)明的技術方案是：

增量型旋轉(zhuǎn)編碼器精確計數(shù)的算法，在編碼器的相位超前輸出端的下降沿和上升沿都判斷一次相位滯后輸出端的輸出電平，只有當相位超前輸出端的輸出波形的下降沿到達時滯后輸出端為高電平而上升沿到達時滯后輸出端為低電平，這樣的相位超前輸出端的輸出波形才為有效波形，其余為毛刺波形，據(jù)此來區(qū)分有效波形和毛刺波形，進而可以進行準確有效的編碼。

在判斷有效波形和毛刺波形的過程中有如下步驟，

1）在編碼器的相位超前輸出端的下降沿到達時判斷一下相位滯后輸出端的狀態(tài)，若滯后輸出端為低電平則視此超前輸出段的下降沿為毛刺波形，否則進入2）；

2）若滯后輸出端為高電平，則等待這次下降沿波形后的第一個上升沿再判斷相位滯后段的狀態(tài)，若滯后輸出端仍為高電平，那么這次下降沿波形也是毛刺波形，否則進入3）；

3）若滯后輸出端的狀態(tài)是低電平，則此下降沿波形為有效波形，才進行有效波形的計數(shù)；

在此過程中，滯后輸出端的毛刺波形不需要被考慮。

實現(xiàn)上述增量型旋轉(zhuǎn)編碼器精確計數(shù)的算法的裝置，包括有一邏輯電路，該邏輯電路包括兩個雙邊沿觸發(fā)器和將兩個脈沖分離的后續(xù)電路，雙邊沿觸發(fā)器的輸入端分別連接旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出端，雙邊沿觸發(fā)器后面輸出的是去了毛刺的脈沖波形，后續(xù)電路用于分離編碼器的正旋轉(zhuǎn)和逆旋轉(zhuǎn)。

進一步，每個雙邊沿觸發(fā)器是由兩個在時鐘輸入端的上升沿和下降沿到達時都將輸入端的狀態(tài)送到輸出端的D觸發(fā)器構(gòu)成。

進一步，所述的后續(xù)電路包括有一個D觸發(fā)器和一個與運算電路，連接在兩個雙邊沿觸發(fā)器的輸出端上，該D觸發(fā)器和與運算電路的作用是對正反轉(zhuǎn)兩個方向的脈沖進行分離輸出。

本發(fā)明的有益效果是：采用本發(fā)明所述的算法及其實現(xiàn)裝置，既能去除毛刺，實現(xiàn)精確計數(shù)，又能響應快速轉(zhuǎn)動。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1?是機械式旋轉(zhuǎn)編碼器的組成部分；

圖2?為編碼器內(nèi)部原理示意圖；

圖3?為實際使用中編碼器輸出的帶有毛刺的波形，圖3(a)、(c)為轉(zhuǎn)動編碼器時產(chǎn)生毛刺時的波形，圖3(b)、(d)為晃動編碼器的轉(zhuǎn)動手柄時產(chǎn)生毛刺的波形；

圖4?為算法的軟件實現(xiàn)流程，其中相位超前輸出端下降沿引起的外部中斷1，相位滯后端下降沿引起外部中斷2；

圖5?為一個雙邊沿觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為算法的硬件實現(xiàn)電路圖；

圖7?為編碼器的輸入輸出關系。

具體實施方式

本發(fā)明所應用的旋轉(zhuǎn)編碼器，如圖1所示，包括固定片（a）和旋轉(zhuǎn)片（b），參照圖2，編碼器不轉(zhuǎn)動時，固定片和旋轉(zhuǎn)片處于如圖所示的常態(tài)，旋轉(zhuǎn)片的三個接觸腳一個與固定片的C部分接觸，另外兩個分別位于固定片的A、B的不導電區(qū)域。使用旋轉(zhuǎn)編碼器時將C端接地，A、B端接上拉電阻，則常態(tài)時編碼器兩個輸出端A、B均為高電平，轉(zhuǎn)動過程中，原本處于A、B不導電區(qū)域的接觸腳會與導電區(qū)域相接觸，從而使A、B的輸出出現(xiàn)低電平狀態(tài)。

理論基礎：

分析圖3的輸出波形中毛刺與有效旋轉(zhuǎn)波形的區(qū)別，有效旋轉(zhuǎn)波形的特點為：在相位超前輸出端的下降沿到達時，相位滯后端為高電平；在相位超前端的上升沿到達時，相位滯后段是低電平。

轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的毛刺的波形特點為：在相位超前端的有效旋轉(zhuǎn)波形的下降沿附近的毛刺發(fā)生時，相位滯后端一直處于高電平狀態(tài)；在相位超前端的有效旋轉(zhuǎn)波形的上升沿附近的毛刺發(fā)生時，相位滯后端一直處于低電平狀態(tài)。

晃動編碼器手柄時產(chǎn)生的毛刺的波形特點為：只有一個輸出端有電平的升降，此時可以將有電平升降的輸出端看成相位超前輸出端，則超前端的毛刺發(fā)生時，滯后端一直處于高電平狀態(tài)。

本發(fā)明采用的算法是在相位超前輸出端的下降沿和上升沿都判斷一次相位滯后端的輸出狀態(tài)，判斷條件為

1.??在相位超前端的下降沿到達時，滯后端輸出為高電平。

2.??在相位超前端的上升沿到達時，滯后端輸出為低電平。