[發明專利]正交光電編碼器的任意整數分頻方法及系統

無效

• 申請號: 201110169382.7
• 申請日: 2011-06-22
• 公開（公告）號: CN102840874A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 劉軍鋒;姜向龍;劉杰;夏永強;陳志勇
• 申請（專利權）人: 合康變頻科技（武漢）有限公司
• 主分類號: G01D5/36
• 分類號: G01D5/36
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及正交解碼信號的任意整數分頻技術領域，尤其涉及一種正交光電編碼器的任意整數分頻方法及系統。

背景技術

光電編碼器是一種通過光電轉換的方式將運動機構(如電動機)的輸出軸的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器，一般用于檢測電動機等運動機構轉動的速度和方向。通常光電編碼器與電動機等運動機構同軸安裝，隨電機軸一起旋轉時，會產生與轉速成正比的兩路相位相隔90°電脈沖角，頻率相同的正交編碼脈沖，這種光電編碼器與電動機等運動機構所組成的結構稱作正交光電編碼器。上述兩路正交編碼脈沖的頻率反映了運動機構轉動的速度，二者之間的超前/滯后關系反映了運動機構轉動的方向。

在交流伺服和高性能變頻器的應用中，有時需要將電機的編碼器反饋信號降頻后，傳給上位機和控制器，用于位置控制或速度控制。為此，需要將正交編碼器的信號做分頻輸出，在交流伺服驅動器或高性能變頻器上，一般都將正交編碼器的分頻輸出作為一項擴展技術提供給用戶。數字邏輯信號的分頻一般采用循環計數的方法，這種方法對于單一信號的分頻效果很好，但用在正交編碼信號的分頻上，則難以保證分頻后的信號仍然保持90°的正交相位關系。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何實現任意整數的分頻，同時保證分頻后的信號仍然保持90°的正交相位關系。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供了一種正交光電編碼器的任意整數分頻方法，所述方法包括以下步驟：

S1、利用參考時鐘對所述正交光電編碼器的輸入信號AB，即兩路脈沖A、B進行同步采樣，根據輸入信號AB的狀態判斷所述正交光電編碼器的轉動方向；

S2、根據所述轉動方向、預設的分頻系數，以及輸出信號A’B’，即兩路脈沖A’、B’的當前狀態得到輸出信號A’B’的下一個時鐘時的狀態，從而得到分頻后的脈沖信號A’、B’。

優選地，在步驟S1中進行同步采樣之后得到輸入信號AB的當前狀態now_state、前一個時鐘時的狀態pre_state以及前兩個時鐘時的狀態pre_pre_state，根據狀態now_state與pre_state得到所述轉動方向。

優選地，根據狀態now_state與pre_pre_state判斷輸入信號AB的狀態是否發生變化，當狀態now_state與pre_pre_state不相同時，判定輸入信號AB的狀態發生變化。

其中，步驟S2具體為：用計數器記錄輸入信號AB狀態發生變化的次數，當計數器的計數值達到預設的分頻系數時，將計數器清零，同時發出一個指示輸出狀態改變的信號；此時再根據轉動方向以及輸出信號A’B’當前的狀態，改變輸出信號A’B’的狀態得到輸出信號A’B’的下一個時鐘時的狀態，從而得到分頻后的脈沖信號A’、B’。

優選地，所述參考時鐘為高頻時鐘。

本發明還提供了一種與上述方法對應的正交光電編碼器的任意整數分頻系統，所述系統包括：

正交編碼信號辨向模塊，用于利用參考時鐘對所述正交光電編碼器的輸入信號AB，即兩路脈沖A、B進行同步采樣，根據輸入信號AB的狀態判斷所述正交光電編碼器的轉動方向；

輸出信號狀態機，用于在接收到指示輸出狀態改變的信號之后，根據所述轉動方向、預設的分頻系數，以及輸出信號A’、B’，即兩路脈沖A’、B’的當前狀態得到輸出信號A’B’的下一個時鐘時的狀態，從而得到分頻后的脈沖信號A’、B’。

所述系統還包括：

正交編碼信號狀態改變記錄模塊，用于使用計數器記錄輸入信號AB狀態發生變化的次數，當計數器的計數值達到預設的分頻系數時，將計數器清零，同時發出一個指示輸出狀態改變的信號。

(三)有益效果

本發明能夠產生如下有益效果：該方法通過同步采樣，得到編碼器輸入信號AB(即A、B兩路脈沖)的狀態，再根據需要分頻的倍數，在輸出信號A’、B’(即A’、B’兩路脈沖)中插入相應數量的對應狀態，實現了任意整數的分頻，由于輸出信號A’B’狀態的更新是與信號AB的狀態變化同步的，因此在實現任意整數的分頻同時保證了分頻后的信號A’B’仍然保持90°的正交相位關系。該系統中使用狀態機，大大降低了邏輯競爭的風險和亞穩態的出現。

附圖說明

圖1為說明本發明原理的示意圖一；

圖2為說明本發明原理的示意圖二；

圖3為本發明的方法流程圖；

圖4本發明的正交光電編碼器的信號辨向狀態圖；