CN100381789C

CN100381789C - 增加光学编码器分辨率的装置与方法

Info

Publication number: CN100381789C
Application number: CNB2004100817733A
Authority: CN
Inventors: 洪浩峰
Original assignee: Benq Dentsu Co ltd
Current assignee: Qisda Corp
Priority date: 2004-12-31
Filing date: 2004-12-31
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2024-12-31
Also published as: CN1800786A

Abstract

本发明提供一种增加一光学编码器分辨率的内插装置，光学编码器输出一编码讯号且该编码讯号对应一第一分辨率。内插装置包含一比较电路以及一查表电路。比较电路用以接收编码讯号，产生多个比较讯号。查表电路用以接收多个比较讯号，并产生一输出讯号，其中输出讯号对应于一第二分辨率，且第二分辨率大于第一分辨率。

Description

增加光学编码器分辨率的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种增加分辨率的内插装置，特别是涉及增加一光学编码器分辨率的内插装置。

背景技术

已知光学编码器配合相对应分辨率的编码条(code strip)或编码轮(code wheel)产生理想相位差(phase difference)90度，正负周期(dutycycle)50％的正弦波输出波形。

请参阅图1，图1为已知配合编码条6所产生的正弦波输出波形8的示意图。已知编码条6上有多组黑白相间的式样，图1编码条6上斜线的区域即表示黑色区域7。编码条6是由光感测组件来感测编码条上黑白相间的式样，并由光学编码器产生相对应的正弦波输出。当感测组件感测到黑色式样7，则光学编码器输出低电平值(low)波形；相对地，当感测组件感测到白色式样，则光学编码器输出高电平值(high)波形。此类光学编码器的输出波形，可用来控制马达移动位置及速度。

如第6,355,927号美国专利所披露的技术，该项技术利用一讯号产生器产生A、nA、B、nB、fractional A以及fractional B的讯号，藉由上述中六种不同的讯号来实现提高光学编码器分辨率的目的，但使用此种方法必须利用复杂的电路来计算产生该六种不同的讯号，因此极为繁复。

一般马达运转是利用讯号来控制转动位置及方向，而讯号又可分为数字讯号或模拟讯号。藉由控制数字讯号及模拟讯号的分辨率，达到控制马达精确运转的目的。由于数字讯号为不连续性讯号，其分辨率较低，因此数字讯号用于控制马达在刻度较大的位置转动。模拟讯号则为连续性的讯号，其分辨率较高，因此模拟讯号用于控制马达在刻度较小的位置转动。藉由数字讯号以及模拟讯号二者共同运作，可精确控制马达运转。

本发明的主要目的在于提高数字讯号的分辨率，以达到控制马达精确运转的目的。

发明内容

本发明的一目的是提供一种增加分辨率的装置及方法，可以增加光学编码器的分辨率。

本发明的另一目的是提供一种增加光学编码器分辨率的装置及方法，其可提高数字讯号的分辨率，仅根据光学编码器所产生的数字讯号，而不需使用特殊的组件或复杂的电路，即可达到精确控制马达的功效。

本发明提供一种增加一光学编码器分辨率的内插装置，光学编码器输出一编码讯号且该编码讯号对应一第一分辨率。内插装置包含一比较电路以及一查表电路。比较电路用以接收该编码讯号，产生多个比较讯号。查表电路用以接收该多个比较讯号，并产生一输出讯号，其中该输出讯号对应于一第二分辨率，且该第二分辨率大于该第一分辨率。

本发明还提供一种控制装置，用以控制一马达进行一转动操作的分辨率。控制装置包含一光学编码器、一比较电路以及一查表电路。光学编码器用以输出一编码讯号，且编码讯号对应一第一分辨率。比较电路用以接收编码讯号，产生多个比较讯号。查表电路用以接收多个比较讯号，并产生一输出讯号，输出讯号用以控制该马达进行转动操作，其中输出讯号对应于一第二分辨率以控制该马达，且第二分辨率大于第一分辨率。

本发明提供一种增加光学编码器分辨率的装置及方法，可提高光学编码器原始产生的数字讯号的分辨率，使得光学编码器输出的数字讯号的应用方式不受限于光学编码器原始的设计值。相较于已知技术，本发明可不需使用特殊的控制芯片或复杂的电路，即可提高光学编码器原始输出的数字讯号的分辨率并且加以利用。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下结合附图对发明的详述可得到进一步的了解。

附图说明

图1为已知配合编码条所产生的数字讯号输出波形的示意图。

图2为本发明增加光学编码器分辨率的内插装置的系统方块图。

图3A为比较讯号产生的示意图。

图3B为利用三个电平值产生比较讯号的示意图。

图4A、B、C为本发明产生查表电路的示意图。

图5为本发明控制装置的系统方块图。

图6为本发明增加一光学编码器分辨率的方法的步骤流程图。

图7为本发明控制马达进行一转动操作的分辨率的方法。

附图符号说明

6：编码条 7：编码条上黑色区域

8：数字讯号输出波形 10：内插装置

12：光学编码器 14、54：编码讯号

14a、54a：第一相位讯号 14b、54b：第二相位讯号

16、56：比较电路 18、58：查表电路

20、45、60：比较讯号

40a、40b、40c、42a、42b、42c：比较讯号

A₁(TH₁)、A₂(TH₂)、B₁(TH₁)、B₂(TH₂)：比较讯号

22、62：输出讯号 22a、62a：第一输出讯号

22b、62b：第二输出讯号 30、40：第一相位讯号

32、42：第二相位讯号

33、44、46、48、TH₁、TH₁：电平值

34：第一比较讯号 36：第二比较讯号

LUTA、LUTB：输出讯号 50：控制装置

64：马达

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明增加光学编码器分辨率的内插装置10的系统方块图。本发明为增加一光学编码器12分辨率的内插装置10，光学编码器12输出一编码讯号14且编码讯号14对应一第一分辨率，编码讯号14包含一第一相位讯号14a与一第二相位讯号14b，其中第一相位讯号14a与第二相位讯号14b的相位差为90度。

内插装置10包含一比较电路16以及一查表电路18。比较电路16用以接收编码讯号14，比较电路16将编码讯号14与多个电平值进行比较，以产生该多个比较讯号20，产生多个比较讯号20。

请参阅图3A，图3A为比较讯号产生的示意图。如图3A所示，第一相位讯号30与第二相位讯号32经由电平值33进行比较之后，分别可产生相对应的第一及第二比较讯号34、36，其中第一比较讯号32对应于第一相位讯号30，而第二比较讯号36则对应于第二相位讯号32。藉由此种方式，可以知道当利用一个电平值去进行比较时，不同的相位讯号可分别对应产生一个比较讯号，而如果利用三个电平值进行比较时则可分别产生三个比较讯号，如图3B所示，图3B为利用三个电平值44、46、48产生比较讯号45的示意图。第一相位讯号40经三个电平值44、46、48分别比较后可分别产生40a、40b、40c三个比较讯号；同理，第二相位讯号42经三个电平值44、46、48分别比较后，可分别产生42a、42b、42c三个比较讯号。

查表电路18用以接收多个比较讯号20，并产生一输出讯号22，查表电路18根据该多个比较讯号20及输出讯号22，藉由一卡氏图(K-map)运算而产生。

以下说明本发明查表电路的产生方式，请参阅图4A、图4B以及图4C，图4A、B、C为本发明产生查表电路的示意图。如图4A所示，于本实施例中是利用上述的方法，利用两个电平值TH1、TH2进行比较，以分别产生A₁(TH₁)、A₂(TH₂)、B₁(TH₁)、B₂(TH₂)四个比较讯号。如图4B所示，接着设定两个输出讯号分别为LUTA及LUTB。如图4C所示，将四个比较讯号A₁(TH₁)、A₂(TH₂)、B₁(TH₁)、B₂(TH₂)及两个输出讯号LUTA、LUTB，藉由一卡氏图(K-map)运算而产生，可以产生输出讯号的两个逻辑表示式分别为：LUTA＝A₁B₁+A₁A₂B₂、LUTB＝A₁B₂+A₁A₂B₁，利用这两个表示式，可以产生该查表电路。

输出讯号22包含一第一输出讯号22a与一第二输出讯号22b，第一输出讯号22a与第二输出讯号22b的频率大于编码讯号14的频率。输出讯号22对应于一第二分辨率，且第二分辨率大于第一分辨率。

此外，经由三个电平值比较之后，可以增加相位讯号的区分状态，再加上自行设定的输出讯号型式，产生查表电路，因此可以提高相位讯号的频率，请参阅图3B，经电平值比较之后可将原本的相位讯号周期分成St1、St2、St3、、、Stc等12种区分状态，而藉由该12种状态，再搭配如图4B所示设定的输出讯号，即可产生可以增加三倍频率的查表电路，利用查表电路进而可产生频率提高三倍的输出讯号，因此可以提高数字讯号的分辨率。

请参阅图5，图5为本发明控制装置50的系统方块图。本发明为一种控制装置50，用以控制一马达64进行一转动操作的分辨率，控制装置50包含一光学编码器52、一比较电路56以及一查表电路58。

光学编码器52用以输出一编码讯号54，编码讯号54对应一第一分辨率以控制该马达64，编码讯号54包含一第一相位讯号54a与一第二相位讯号54b，其中第一相位讯号54a与第二相位讯号54b的相位差为90度。于一实施例中本发明所述的马达64是一直流马达。比较电路56用以接收编码讯号54，将编码讯号54与多个电平值进行比较，以产生多个比较讯号60。查表电路58用以接收多个比较讯号60，并产生一输出讯号62，其中查表电路58系根据该多个比较讯号60及输出讯号62，藉由一卡氏图(K-map)运算而产生。

输出讯号62用以控制该马达64进行转动操作，输出讯号62包含一第一输出讯号62a与一第二输出讯号62b，第一输出讯号62a与第二输出讯号62b的频率大于编码讯号54的频率，输出讯号62对应于一第二分辨率以控制该马达64，且第二分辨率大于第一分辨率。

请参阅图6，图6为本发明增加一光学编码器分辨率的方法的步骤流程图。本发明增加一光学编码器分辨率的方法，光学编码器输出一编码讯号且该编码讯号对应一第一分辨率。该方法包含下列步骤：

S80：接收编码讯号；编码讯号包含一第一相位讯号与一第二相位讯号，其中第一相位讯号与该第二相位讯号的相位差为90度。

S82：将编码讯号与多个电平值进行比较，以产生多个比较讯号；以及

S84：接收该多个比较讯号以产生一输出讯号，其中该输出讯号对应于一第二分辨率，且第二分辨率大于第一分辨率。

其中输出讯号包含一第一输出讯号与一第二输出讯号，第一与第二输出讯号的频率大于编码讯号的频率。

请参阅图7，图7为本发明控制马达进行一转动操作的分辨率的方法。本发明用以控制一马达进行一转动操作的分辨率的方法，于一实施例中，本发明所控制的马达为一直流马达。控制方法包含下列步骤：

S90：产生一编码讯号，且编码讯号对应一第一分辨率以控制该马达；编码讯号包含一第一相位讯号与一第二相位讯号，其中第一相位讯号与第二相位讯号的相位差为90度。

S92：将编码讯号与多个电平值进行比较，以产生多个比较讯号；以及

S94：接收多个比较讯号以产生一输出讯号，其中输出讯号对应于一第二分辨率以控制该马达，且第二分辨率大于第一分辨率。

输出讯号包含一第一输出讯号与一第二输出讯号，第一与第二输出讯号的频率大于编码讯号的频率。

本发明的增加光学编码器分辨率的装置，可产生分辨率大于光学编码器所产生的编码讯号。本发明的增加光学编码器分辨率的装置可应用于马达控制，藉由产生分辨率较高的输出讯号控制马达转动。因此相较于已知技术，利用本发明增加光学编码器分辨率的装置或方法，光学编码器输出的编码讯号的分辨率可不受限于原始的设计值，利用提高分辨率的输出讯号来控制马达转动的位置；因此仅根据光学编码器原始产生的编码讯号，即可实现精确控制马达的功效。也因此本发明不需使用特殊的控制芯片或复杂的电路。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明的权利要求的范畴内。因此，本发明的权利要求的范畴应根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims

1.一种增加一光学编码器分辨率的内插装置，该光学编码器输出一编码讯号且该编码讯号对应一第一分辨率，该内插装置包含：

一比较电路，用以接收该编码讯号，产生多个比较讯号；以及

一查表电路，用以接收该多个比较讯号，并产生一输出讯号，其中该输出讯号对应于一第二分辨率，且该第二分辨率大于该第一分辨率。

2.如权利要求1所述的装置，其中该编码讯号包含一第一相位讯号与一第二相位讯号，其中该第一相位讯号与该第二相位讯号的相位差为90度。

3.如权利要求1所述的装置，其中该比较电路将该编码讯号与多个电平值进行比较，以产生该多个比较讯号。

4.如权利要求1所述的装置，其中该输出讯号包含一第一输出讯号与一第二输出讯号，该第一与该第二输出讯号的频率大于该编码讯号的频率。

5.如权利要求4所述的装置，其中该查表电路是根据该多个比较讯号及该输出讯号，藉由一卡氏图运算而产生。

6.一种控制装置，用以控制一马达进行一转动操作的分辨率，该控制装置包含：

一光学编码器，用以输出一编码讯号，且该编码讯号对应一第一分辨率；

一查表电路，用以接收该多个比较讯号，并产生一输出讯号，该输出讯号用以控制该马达进行该转动操作，其中该输出讯号对应于一第二分辨率以控制该马达，且该第二分辨率大于该第一分辨率。

7.如权利要求6所述的装置，其中该编码讯号包含一第一相位讯号与一第二相位讯号，其中该第一相位讯号与该第二相位讯号的相位差为90度。

8.如权利要求6所述的装置，其中该比较电路将该编码讯号与多个电平值进行比较，以产生该多个比较讯号。

9.如权利要求6所述的装置，其中该输出讯号包含一第一输出讯号与一第二输出讯号，该第一与该第二输出讯号的频率大于该编码讯号的频率。

10.如权利要求6所述的装置，其中该查表电路是根据该多个比较讯号及该输出讯号，藉由一卡氏图运算而产生。

11.如权利要求6所述的装置，其中该马达是一直流马达。

12.一种增加一光学编码器分辨率的方法，该光学编码器输出一编码讯号且该编码讯号对应一第一分辨率，该方法包含下列步骤：

(a)接收该编码讯号；

(b)将该编码讯号与多个电平值进行比较，以产生多个比较讯号；以及

(c)接收该多个比较讯号以产生一输出讯号，其中该输出讯号对应于一第二分辨率，且该第二分辨率大于该第一分辨率。

13.如权利要求12所述的方法，该编码讯号包含一第一相位讯号与一第二相位讯号，其中该第一相位讯号与该第二相位讯号的相位差为90度。

14.如权利要求12所述的方法，其中该输出讯号包含一第一输出讯号与一第二输出讯号，该第一与该第二输出讯号的频率大于该编码讯号的频率。

15.一种用以控制一马达进行一转动操作的分辨率的方法，该控制方法包含下列步骤：

(a)产生一编码讯号，且该编码讯号对应一第一分辨率；

(c)接收该多个比较讯号以产生一输出讯号，其中该输出讯号对应于一第二分辨率以控制该马达，且该第二分辨率大于该第一分辨率。

16.如权利要求15所述的方法，该编码讯号包含一第一相位讯号与一第二相位讯号，其中该第一相位讯号与该第二相位讯号的相位差为90度。

17.如权利要求15所述的方法，其中该输出讯号包含一第一输出讯号与一第二输出讯号，该第一与该第二输出讯号的频率大于该编码讯号的频率。

18.如权利要求15所述的装置，其中该马达是一直流马达。