CN103152016A - 光电编码电路输出信号整形方法及电路 - Google Patents

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朱亮
曾勇
贾昌磊
夏博洋
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Abstract

本发明公开了一种光电编码电路输出信号整形方法及电路。该方法是在光电编码电路与二倍频计数器之间增加一个光电编码电路输出信号整形电路；消除光电编码电路输出端的抖动信号，获得光电编码电路输出的有效计数信号。本发明只使用了一个反相器集成块、一个异或门集成块、二个D触发器集成块、二个电阻和二个电容构成的简单逻辑门电路，就提高了有抖动的光电编码信号的计数准确性，使得测量光电编码信号变得简单可靠。本发明具有使用元件少，电路体积小的特点。适用于井下仪器体积小，工作环境恶劣的工作条件。

Description

光电编码电路输出信号整形方法及电路
技术领域
本发明涉及一种光电编码电路输出信号整形方法及电路。属于减小计数误差技术领域。
背景技术
光电编码器是集光、机、电一体的数字化检测设备，在工业控制领域应用广泛。光电编码器输出信号的计数是其应用的基础。传统的光电编码电路的输出信号是直接与计数电路连接的，通过计数电路对编码器输出的信号进行计数。如果安装在工业现场的光电编码器处在恶劣环境中工作，其输出信号会受到各种干扰的影响，输出信号中存在抖动的干扰信号，极易造成误计数。
目前为了防止出现误计数的情况，通过是采用单片机中的软件进行复杂的防抖动判断，耗费系统资源，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于，公开一种光电编码电路输出信号整形方法及电路。简单的逻辑门电路，以低成本电路实现对有抖动的光电编码信号的计数，使得测量光电编码信号变得简单可靠。以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案： 
一种光电编码电路输出信号整形方法，该方法是在光电编码电路与二倍频计数器之间增加一个光电编码电路输出信号整形电路；消除光电编码电路输出端的抖动信号，获得光电编码电路输出的有效计数信号。
前述方法中，所述光电编码电路输出信号整形电路中设有方向识别电路，方向识别电路输出高电平时代表光电编码器正转，方向识别电路输出低电平时代表光电编码器反转。
前述方法中所用的光电编码电路输出信号整形电路，包括与光电编码电路A相信号连接的A相信号整形电路和与光电编码电路B相信号连接的B相信号整形电路；A相信号整形电路和B相信号整形电路的输出端分别经信号甑别电路与二倍频计数器连接。
前述电路中，所述A相信号整形电路和B相信号整形电路的输出端分别包括触发信号输出端和复位信号输出端；A相信号整形电路的触发信号输出端和复位信号输出端以及B相信号整形电路的触发信号输出端与方向识别电路输入端连接，方向识别电路输出信号端与二倍频计数器的方向识别端连接。
前述电路中，所述信号甑别电路的输出端与二倍频计数器的计数信号输入端连接；信号甑别电路包括两个触发端和两个复位端；信号甑别电路的两个触发端一个与A相信号整形电路的触发信号输出端连接，另一个与B相信号整形电路的触发信号输出端连接；信号甑别电路的两个复位端一个与A相信号整形电路的复位信号输出端连接，另一个与B相信号整形电路的复位信号输出端连接。
前述电路中，所述A相信号整形电路包括依次串联连接的反相器D1A、电阻R1、反相器D1B和异或门D2A；反相器D1A的输入端与光电编码电路A相输出信号连接；异或门D2A的输出端作为A相信号整形电路的复位信号输出端与信号甑别电路的一个复位端连接；电阻R1与反相器D1B的连接结节经电容C1接地；反相器D1A的输出端与异或门D2A的其中一个输入端连接后作为A相信号整形电路的触发信号输出端。
前述电路中，所述B相信号整形电路包括依次串联连接的反相器D1C、电阻R2、反相器D1D和异或门D2B；反相器D1C的输入端与光电编码电路B相输出信号连接；异或门D2B的输出端作为B相信号整形电路的复位信号输出端与信号甑别电路的一个复位端连接；电阻R2与反相器D1D的连接结节经电容C2接地；反相器D1C的输出端与异或门D2B的其中一个输入端连接后作为B相信号整形电路的触发信号输出端。
前述电路中，所述信号甑别电路包括D触发器D3A、D触发器D3B和异或门D2D；异或门D2D的输出端与二倍频计数器的计数信号输入端连接；异或门D2D的两个输入端分别与D触发器D3A和D触发器D3B的高电平输出端连接；D触发器D3A和D触发器D3B的触发端分别与B相信号整形电路的触发信号输出端和A相信号整形电路的触发信号输出端连接。
前述电路中，所述方向识别电路包括D触发器D4和异或门D2C，D触发器D4的高电平输出端与二倍频计数器的方向识别端连接；D触发器D4的复位端与A相信号整形电路的复位信号输出端连接，D触发器D4的触发端与异或门D2C的输出端连接；异或门D2C的两个输入端分别与A相信号整形电路的触发信号输出端和B相信号整形电路的触发信号输出端连接。
与现有技术相比，本发明只使用了一个反相器集成块、一个异或门集成块、二个D触发器集成块、二个电阻和二个电容构成的简单逻辑门电路，就提高了有抖动的光电编码信号的计数准确性，使得测量光电编码信号变得简单可靠。本发明具有使用元件少，电路体积小的特点。适用于井下仪器体积小，工作环境恶劣的工作条件。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
一种光电编码电路输出信号整形方法，如图1所示，图1中的光电编码电路和二倍频计数器是现有电路，目前的光电编码电路是直接与二倍频计数器连接的。虚线框内是本发明的电路，本发明是在光电编码电路与二倍频计数器之间增加了框线以内的光电编码电路输出信号整形电路。该电路可消除光电编码电路输出端的抖动信号，获得光电编码电路输出的有效计数信号。光电编码电路输出信号整形电路中设有方向识别电路，方向识别电路输出高电平时代表光电编码器正转，方向识别电路输出低电平时代表光电编码器反转。
前述方法中所用的光电编码电路输出信号整形电路，如图1中虚线框以内所示电路，包括与光电编码电路A相信号连接的A相信号整形电路和与光电编码电路B相信号连接的B相信号整形电路；A相信号整形电路和B相信号整形电路的输出端分别经信号甑别电路与二倍频计数器连接。A相信号整形电路和B相信号整形电路的输出端分别包括触发信号输出端和复位信号输出端；A相信号整形电路的触发信号输出端和复位信号输出端以及B相信号整形电路的触发信号输出端与方向识别电路输入端连接，方向识别电路输出信号端与二倍频计数器的方向识别端连接。信号甑别电路的输出端与二倍频计数器的计数信号输入端连接；信号甑别电路包括两个触发端和两个复位端；信号甑别电路的两个触发端一个与A相信号整形电路的触发信号输出端连接，另一个与B相信号整形电路的触发信号输出端连接；信号甑别电路的两个复位端一个与A相信号整形电路的复位信号输出端连接，另一个与B相信号整形电路的复位信号输出端连接。
前述电路的原理如图2所示，所述A相信号整形电路包括依次串联连接的反相器D1A、电阻R1、反相器D1B和异或门D2A；反相器D1A的输入端与光电编码电路A相输出信号连接；异或门D2A的输出端作为A相信号整形电路的复位信号输出端与信号甑别电路的一个复位端连接；电阻R1与反相器D1B的连接结节经电容C1接地；反相器D1A的输出端与异或门D2A的其中一个输入端连接后作为A相信号整形电路的触发信号输出端。B相信号整形电路包括依次串联连接的反相器D1C、电阻R2、反相器D1D和异或门D2B；反相器D1C的输入端与光电编码电路B相输出信号连接；异或门D2B的输出端作为B相信号整形电路的复位信号输出端与信号甑别电路的一个复位端连接；电阻R2与反相器D1D的连接结节经电容C2接地；反相器D1C的输出端与异或门D2B的其中一个输入端连接后作为B相信号整形电路的触发信号输出端。信号甑别电路包括D触发器D3A、D触发器D3B和异或门D2D；异或门D2D的输出端与二倍频计数器的计数信号输入端连接；异或门D2D的两个输入端分别与D触发器D3A和D触发器D3B的高电平输出端连接；D触发器D3A和D触发器D3B的触发端分别与B相信号整形电路的触发信号输出端和A相信号整形电路的触发信号输出端连接。方向识别电路包括D触发器D4和异或门D2C，D触发器D4的高电平输出端与二倍频计数器的方向识别端连接；D触发器D4的复位端与A相信号整形电路的复位信号输出端连接，D触发器D4的触发端与异或门D2C的输出端连接；异或门D2C的两个输入端分别与A相信号整形电路的触发信号输出端和B相信号整形电路的触发信号输出端连接。
本发明的补充说明，本发明中的反相器D1A、反相器D1B、反相器D1C和反相器D1D采用型号为74HC04的集成块，该集成块中包含了四个反相器，两个用于构成A相信号整形电路，另外两个用于构成B相信号整形电路。本发明中的异或门D2A、异或门D2B、异或门D2C和异或门D2A采用型号为74LS136的集成块，该集成块中包含了四个异或门，一个用于构成A相信号整形电路、一个用于构成B相信号整形电路、一个用于构成方向识别电路、一个用于构成信号甑别电路。本发明中的D触发器D3A、D触发器D3B 和D触发器D4采用两个型号为CD4013的集成块，每个CD4013集成块中包含有两个D触发器，一个CD4013集成块中的两个D触发器用于构成信号甑别电路。另一个CD4013集成块中的两个D触发器只使用一个构成方向识别电路，另一个D触发器闲置。
因此本发明只使用一个型号为74HC04的反相器集成块、一个型号为74LS136的异或门集成块、二个型号为CD4013的D触发器集成块、二个电阻和二个电容组成，使用元件少，具有以下特点：
通过对光电编码器输出的A相和B相信号的交互处理，避免输入信号抖动造成的错误计数，实现对光电编码信号的可靠计数。电路简单可靠。电阻R1、R2和电容C1、C2非常重要，起到相位延迟作用；并与异或门将输入脉冲上升和下降边沿分别转化为独立的时钟脉冲。异或门D2D与D触发器D3严格的按照光电编码有用信号必须遵循的逻辑规律，对A相和B相的信号进行甑别处理，使抖动信号不会产生有效输出，同时输出二倍于光电编码有效步数的脉冲信号。异或门D2C与D触发器D4按照光电编码器正转和反转时输出信号的不同规律，对A相、B相信号进行处理。输出的方向电平为高时，代表光电编码器正转；反之亦然。本发明适用于对恶劣应用环境的光电编码器输出信号的处理，简单可靠。

Claims (9)

1. 一种光电编码电路输出信号整形方法，其特征在于：该方法是在光电编码电路与二倍频计数器之间增加一个光电编码电路输出信号整形电路；消除光电编码电路输出端的抖动信号，获得光电编码电路输出的有效计数信号。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：前述光电编码电路输出信号整形电路中设有方向识别电路，方向识别电路输出高电平时代表光电编码器正转，方向识别电路输出低电平时代表光电编码器反转。
3.一种用于权利要求1或2所述方法中的光电编码电路输出信号整形电路，其特征在于：包括与光电编码电路A相信号连接的A相信号整形电路和与光电编码电路B相信号连接的B相信号整形电路；A相信号整形电路和B相信号整形电路的输出端分别经信号甑别电路与二倍频计数器连接。
4.根据权利要求3所述电路，其特征在于：前述A相信号整形电路和B相信号整形电路的输出端分别包括触发信号输出端和复位信号输出端；A相信号整形电路的触发信号输出端和复位信号输出端以及B相信号整形电路的触发信号输出端与方向识别电路输入端连接，方向识别电路输出信号端与二倍频计数器的方向识别端连接。
5.根据权利要求4所述电路，其特征在于：前述信号甑别电路的输出端与二倍频计数器的计数信号输入端连接；信号甑别电路包括两个触发端和两个复位端；信号甑别电路的两个触发端一个与A相信号整形电路的触发信号输出端连接，另一个与B相信号整形电路的触发信号输出端连接；信号甑别电路的两个复位端一个与A相信号整形电路的复位信号输出端连接，另一个与B相信号整形电路的复位信号输出端连接。
6.根据权利要求5所述电路，其特征在于：前述A相信号整形电路包括依次串联连接的反相器D1A、电阻R1、反相器D1B和异或门D2A；反相器D1A的输入端与光电编码电路A相输出信号连接；异或门D2A的输出端作为A相信号整形电路的复位信号输出端与信号甑别电路的一个复位端连接；电阻R1与反相器D1B的连接结节经电容C1接地；反相器D1A的输出端与异或门D2A的其中一个输入端连接后作为A相信号整形电路的触发信号输出端。
7.根据权利要求6所述电路，其特征在于：前述B相信号整形电路包括依次串联连接的反相器D1C、电阻R2、反相器D1D和异或门D2B；反相器D1C的输入端与光电编码电路B相输出信号连接；异或门D2B的输出端作为B相信号整形电路的复位信号输出端与信号甑别电路的一个复位端连接；电阻R2与反相器D1D的连接结节经电容C2接地；反相器D1C的输出端与异或门D2B的其中一个输入端连接后作为B相信号整形电路的触发信号输出端。
8.根据权利要求7所述电路，其特征在于：前述信号甑别电路包括D触发器D3A、D触发器D3B和异或门D2D；异或门D2D的输出端与二倍频计数器的计数信号输入端连接；异或门D2D的两个输入端分别与D触发器D3A和D触发器D3B的高电平输出端连接；D触发器D3A和D触发器D3B的触发端分别与B相信号整形电路的触发信号输出端和A相信号整形电路的触发信号输出端连接。
9.根据权利要求8所述电路，其特征在于：前述方向识别电路包括D触发器D4和异或门D2C，D触发器D4的高电平输出端与二倍频计数器的方向识别端连接；D触发器D4的复位端与A相信号整形电路的复位信号输出端连接，D触发器D4的触发端与异或门D2C的输出端连接；异或门D2C的两个输入端分别与A相信号整形电路的触发信号输出端和B相信号整形电路的触发信号输出端连接。
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