[發(fā)明專利]兼容多種編碼器與旋轉(zhuǎn)變壓器接口的信號處理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210120624.8
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102624375A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 潘海鴻;陳琳;韋慶情;鐘文;羅海國;劉雪
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及數(shù)控機床、機器人和伺服控制技術等領域，特別適用于檢測不同執(zhí)行機構的位置、速度、角度信號使用的多種編碼器與旋轉(zhuǎn)變壓器時的一種具有兼容性的接口信號處理裝置。

背景技術

在數(shù)控機床、機器人和伺服控制技術等領域中，位置控制、速度控制或角度控制系統(tǒng)的檢測單元是不可缺少的組成部分，其檢測到的位置、速度或角度信息作為閉環(huán)控制的反饋信號，提高設備的運動速度、精度以及效率。

目前市場上位置控制、速度控制或角度控制系統(tǒng)的檢測單元主要采用以下三種元件：增量式編碼器、絕對式編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。增量式編碼器體積小、價格低、精度高、響應速度快、性能穩(wěn)定，廣泛應用于雷達、光電經(jīng)緯儀、地面指揮儀、機器人、數(shù)控機床、伺服控制等領域；絕對式編碼器由機械位置決定的每個位置絕對唯一、抗干擾性強，便于記憶和保存，可以直接讀出絕對位置信息，沒有累積誤差，數(shù)據(jù)的可靠性高，廣泛應用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長度測量和定位控制，如數(shù)控機床和機器人等精度要求比較高的場合。旋轉(zhuǎn)變壓器是一種精密角度、位置、速度檢測裝置，適用于所有使用旋轉(zhuǎn)編碼器的場合，特別是高溫、嚴寒、潮濕、高速、高震動等旋轉(zhuǎn)編碼器無法正常工作的場合。由于旋轉(zhuǎn)變壓器以上特點，可完全替代光電編碼器，被廣泛應用在伺服控制系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)、機械工具、汽車、電力、航空航天、船舶、建筑等領域的角度、位置檢測系統(tǒng)中。

為實現(xiàn)對增量式編碼器和絕對式編碼器的兼容，發(fā)明專利200810162067.X提出一種兼容多種編碼器接口的交流伺服驅(qū)動器，該發(fā)明中所提出的驅(qū)動器能兼容增量式編碼器和絕對式編碼器；實用新型專利201020575348.0提出了一種兼容多種位置反饋并且支持多種總線協(xié)議的交流伺服驅(qū)動器。但這些專利都沒有涉及到對旋轉(zhuǎn)變壓器兼容問題的解決。而數(shù)控機床、機器人和伺服控制技術等領域中，為了要滿足控制系統(tǒng)對精度、速度、性能以及環(huán)境的要求，位置控制、速度控制或角度控制系統(tǒng)的檢測單元將使用不同的檢測元件，這就需要設計一種兼容多種增量式編碼器、絕對式編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器接口的信號處理裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供兼容多種編碼器與旋轉(zhuǎn)變壓器接口的信號處理裝置，以實現(xiàn)多種增量式編碼器、絕對式編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器與外接的運動控制單元連接，便于技術人員現(xiàn)場調(diào)試，提高信號處理裝置的實用性和市場競爭力。

本發(fā)明的技術方案概述如下：

兼容多種編碼器與旋轉(zhuǎn)變壓器接口的信號處理裝置，至少包括信號輸入接口模塊1，信號調(diào)理電路模塊2，F(xiàn)PGA電路模塊3，信號輸出接口模塊4，其特征在于：該裝置可以同時處理一種以上編碼器與旋轉(zhuǎn)變壓器的信號，并且通過參數(shù)配置，選擇輸出一種或一種以上的信號處理的結果；信號輸入接口模塊1輸出端與信號調(diào)理電路模塊2輸入端相連，信號調(diào)理電路模塊2輸出端與FPGA電路模塊3輸入管腳相連，F(xiàn)PGA電路模塊3輸出管腳與信號輸出接口模塊4相連；所述同時處理一種以上編碼器與旋轉(zhuǎn)變壓器的信號是指多種編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器信號的所有組合方式。

所述信號輸入接口模塊1至少包括增量式編碼器信號輸入接口11，絕對式編碼器信號輸入接口12，旋轉(zhuǎn)變壓器信號輸入接口13。

所述信號調(diào)理電路模塊2至少包括增量式編碼器信號調(diào)理電路21，絕對式編碼器信號調(diào)理電路22，旋轉(zhuǎn)變壓器信號調(diào)理電路23。

所述FPGA電路模塊3至少包括增量式編碼器信號處理單元31，絕對式編碼器信號處理單元32，旋轉(zhuǎn)變壓器信號處理單元33，信號輸出單元34，且根據(jù)編碼器與旋轉(zhuǎn)編碼器輸出信號的特點及數(shù)據(jù)格式，采用Verilog?HDL硬件描述語言編程實現(xiàn)各個單元的邏輯功能；所述絕對式編碼器信號處理單元32至少包括多摩川絕對式編碼器信號處理單元321，海德漢絕對式編碼器信號處理單元322。

所述信號輸出接口模塊4包括并行信號輸出接口41和串行信號輸出接口42。

所述增量式編碼器信號調(diào)理電路21包括差分單端信號轉(zhuǎn)換電路211，光電隔離電路212，反向施密特觸發(fā)器213；增量式編碼器信號輸入接口11輸出端與差分單端信號轉(zhuǎn)換電路211的輸入端相連，差分單端信號轉(zhuǎn)換電路211的輸出端與光電隔離電路212的輸入端相連，光電隔離電路212的輸出端與反向施密特觸發(fā)器213的輸入端相連，反向施密特觸發(fā)器213的輸出端與增量式編碼器信號處理31輸入端相連。

所述絕對式編碼器信號輸入接口12至少包括多摩川絕對式編碼器信號輸入接口121，海德漢絕對式編碼器信號輸入接口122。