CN104596550B - 星载绝对式光电码盘粗码译码电路及采用该电路实现的自适应采样法 - Google Patents

星载绝对式光电码盘粗码译码电路及采用该电路实现的自适应采样法 Download PDF

Info

Publication number
CN104596550B
CN104596550B CN201510041410.5A CN201510041410A CN104596550B CN 104596550 B CN104596550 B CN 104596550B CN 201510041410 A CN201510041410 A CN 201510041410A CN 104596550 B CN104596550 B CN 104596550B
Authority
CN
China
Prior art keywords
code
thick
voltage
sampling
photoelectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510041410.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104596550A (zh
Inventor
刘杨
崔宁
于志亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201510041410.5A priority Critical patent/CN104596550B/zh
Publication of CN104596550A publication Critical patent/CN104596550A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104596550B publication Critical patent/CN104596550B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

星载绝对式光电码盘粗码译码电路及采用该电路实现的自适应采样法，涉及光电轴角测量技术领域。解决了目前粗码采样译码电路存在的跳码、电路结构过于复杂及误码率高导致的采样精度低的问题。光电码盘的精码光电流信号输出端同时与1号采样电阻的一端和精码及中精码译码模块的电压信号输入端连接，1号采样电阻的另一端接电源地，精码及中精码译码模块的数字信号输出端与DSP处理器的精码数字信号输入端连接，DSP处理器的控制信号输出端与精码及中精码译码模块的控制信号输入端连接；光电码盘的粗码光电流信号输出端同时与2号采样电阻的一端和限流电阻的一端连接，2号采样电阻的另一端接电源地。它主要应用在光电轴角测量上。

Description

星载绝对式光电码盘粗码译码电路及采用该电路实现的自适 应采样法
技术领域
本发明涉及的是光电轴角测量技术领域。
背景技术
由于激光通信具有高保密性、高传输效率等优点，近年来，空间激光通信得到了越来越多国家的重视，随着海洋2号卫星光通信终端的研发成功，我国已进入空间激光通信的先进行列。绝对式光电码盘作为一种典型的角位置、角速度传感器，以其高精度、高可靠性、易于加工制造的特点在精密制造、精密测量、航空航天等领域有着广泛的应用。
在高精度光电码盘制作中，常采用粗码、中精码、精码相结合的复合刻划模式。其中，为了保证可靠性和高精度，粗码部分一般采用矩阵码编码方式，且一般采用电压比较器进行译码处理；
已有的光电码盘采样译码电路，其组成结构如图1所示，由光电码盘、采样电阻、基准比较电压、电压比较器、锁存器、精码、中精码译码模块和DSP处理器等部分组成；其电压比较器基准比较电压常采用固定电压源供电，当环境温度改变时，采样电阻阻值、光电码盘读数头输出的光电流均会发生变化，从而引起采样电压的变化，这就造成了码盘同一物理位置下对应不同采样电压的现象，更严重的是梯形电压的峰值也发生了变化，因此时基准比较电压固定不变，粗码采样信号经电压比较器后输出的矩形波占空比偏离50％，以至于数值采样译码后出现跳码问题，这对后续激光通信粗瞄跟踪系统的控制造成了不利的影响；
此外，12位粗码采样译码电路，共需要12个运算放大器、两片8通道锁存器及24个分压电阻，这的增加了硬件电路复杂性，增大了电路板尺寸，不利于保证系统可靠性。
发明内容
本发明是为了解决目前粗码采样译码电路存在的跳码、电路结构过于复杂及误码率高导致的采样精度低的问题，本发明提供了一种星载绝对式光电码盘粗码自适应采样法。
星载绝对式光电码盘粗码译码电路，它包括光电码盘、1号采样电阻、精码及中精码译码模块、2号采样电阻、限流电阻和DSP处理器；
所述的光电码盘的精码光电流信号输出端同时与1号采样电阻的一端和精码及中精码译码模块的电压信号输入端连接，1号采样电阻的另一端接电源地，
精码及中精码译码模块的数字信号输出端与DSP处理器的精码数字信号输入端连接，
DSP处理器的控制信号输出端与精码及中精码译码模块的控制信号输入端连接；
光电码盘的粗码光电流信号输出端同时与2号采样电阻的一端和限流电阻的一端连接，2号采样电阻的另一端接电源地，限流电阻的另一端与DSP处理器的粗码电压信号输入端连接。
采用星载绝对式光电码盘粗码译码电路实现的光电码盘粗码自适应采样法，该粗码自适应采样法包括如下步骤：
步骤一：在18℃至25℃条件下通过示波器或电压表获得光电码盘粗码电压的基准比较电压a；
步骤二：系统上电后，令平均比较电压m＝0，上电初始化时间Time＝0，
步骤三：令采样计数值n＝1，采样电压之和sum＝m；
步骤四：DSP处理器的粗码电压信号输入端对接收的粗码电压ui进行读取，每读取一次粗码电压ui；
步骤五：更新采样电压之和sum，执行sum＝sum+ui；
步骤六；更新平均比较电压m，执行m＝sum/n；
步骤七：更新采样计数值n，执行n＝n+1后，当采样计数值n<216时，执行步骤八，当采样计数值n＝216时，执行步骤三；
步骤八：更新上电初始化时间Time，执行Time＝Time+0.001；
步骤九：通过下述公式获得粗码译码值v后执行步骤四，该公式为：
采用星载绝对式光电码盘粗码译码电路实现的光电码盘粗码自适应采样法，在步骤四和步骤五之间增加步骤四一，
步骤四一为：判断ui与ui-1是否相等，
判断结果为是，执行步骤八中
判断结果为否，则执行步骤五，其中，ui-1表示粗码电压ui的上一次的粗码采样电压。
所述的步骤一中，在18℃至25℃条件下通过示波器或电压表多次测量且取平均值获得光电码盘粗码电压的基准比较电压a。
本发明带来的有益效果是，本发明在电路结构上，摒弃了原有的电压比较器、锁存器及冗杂的分压电阻，改用如图2所示的粗码光电流经采样电阻和限流电阻后直接接入DSP模数转换端口；使电路结构获得简化，简化了硬件电路，提高了设备可靠性，且达到了更好的采样效果，且不存在采样过程中不存在跳码的问题，本发明采样方法的误码率降低了10％以上，采样精度提高了10％以上。
附图说明
图1为背景技术中现有的光电码盘采样译码电路的原理示意图；
图2为本发明所述的星载绝对式光电码盘粗码译码电路的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图2说明本实施方式，本实施方式所述的星载绝对式光电码盘粗码译码电路，它包括光电码盘1、1号采样电阻2、精码及中精码译码模块3、2号采样电阻4、限流电阻5和DSP处理器6；
所述的光电码盘1的精码光电流信号输出端同时与1号采样电阻2的一端和精码及中精码译码模块3的电压信号输入端连接，1号采样电阻2的另一端接电源地，
精码及中精码译码模块3的数字信号输出端与DSP处理器6的精码数字信号输入端连接，
DSP处理器6的控制信号输出端与精码及中精码译码模块3的控制信号输入端连接；
光电码盘1的粗码光电流信号输出端同时与2号采样电阻4的一端和限流电阻5的一端连接，2号采样电阻4的另一端接电源地，限流电阻5的另一端与DSP处理器6的粗码电压信号输入端连接。
本实施方式，本发明在电路结构上，摒弃了原有的电压比较器、锁存器及冗杂的分压电阻，改用如图2所示的粗码光电流经采样电阻和限流电阻后直接接入DSP模数转换端口；使电路结构获得简化，提高了设备可靠性；且达到了更好的采样效果。
具体实施方式二：参见图2说明本实施方式，采用具体实施方式一所述的星载绝对式光电码盘粗码译码电路实现的光电码盘粗码自适应采样法，该粗码自适应采样法包括如下步骤：
步骤一：在18℃至25℃条件下通过示波器或电压表获得光电码盘1粗码电压的基准比较电压a；
步骤二：系统上电后，令平均比较电压m＝0，上电初始化时间Time＝0，
步骤三：令采样计数值n＝1，采样电压之和sum＝m；
步骤四：DSP处理器6的粗码电压信号输入端对接收的粗码电压ui进行读取，每读取一次粗码电压ui；
步骤五：更新采样电压之和sum，执行sum＝sum+ui；
步骤六；更新平均比较电压m，执行m＝sum/n；
步骤七：更新采样计数值n，执行n＝n+1后，当采样计数值n<216时，执行步骤八，当采样计数值n＝216时，执行步骤三；
步骤八：更新上电初始化时间Time，执行Time＝Time+0.001；
步骤九：通过下述公式获得粗码译码值v后执行步骤四，该公式为：
本实施方式，为防止计数值n过大溢出及增加程序计算量、降低运算速度，当n计数到216时，令sum＝m，n＝1，重复上面的采样操作，每次采样后更新平均比较电压m、采样电压之和sum、初始化时间Time和采样计数值n，并将采样值ui与m比较后译为1或0。
现有的通过硬件采样的方法是固定的比较电压，在环境或机械发生改变时，容易出现误码，通过软件采样可以自适应调整比较电压，可以降低误码率。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二所述的采用星载绝对式光电码盘粗码译码电路实现的光电码盘粗码自适应采样法的区别在于，在步骤四和步骤五之间增加步骤四一，
步骤四一为：判断ui与ui-1是否相等，
判断结果为是，执行步骤八中
判断结果为否，则执行步骤五，其中，ui-1表示粗码电压ui的上一次的粗码采样电压。
本实施方式，为防止粗瞄跟踪机构长时间停留在某一固定位置，给平均比较电压m的求取带来大的误差，DSP处理器通过粗码采样译码电路和精码、中精码译码模块读取当前码盘值，并据此监测系统是否已经定位；若定位动作发生，则令sum＝m，n＝1，并停止更新sum、n、Time和m，每次粗码电压采样后，与之前存取的平均比较电压m进行比较译为1或0，直到监测到定位动作结束，重新开始更新sum、n、Time和m；是否已经定位的判断条件为：判断ui与ui-1是否相等。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二所述的采用星载绝对式光电码盘粗码译码电路实现的光电码盘粗码自适应采样法的区别在于，所述的步骤一中，在18℃至25℃条件下通过示波器或电压表多次测量且取平均值获得光电码盘1粗码电压的基准比较电压a。

Claims (3)

1.采用星载绝对式光电码盘粗码译码电路实现的光电码盘粗码自适应采样法，所述的星载绝对式光电码盘粗码译码电路包括光电码盘(1)、1号采样电阻(2)、精码及中精码译码模块(3)、2号采样电阻(4)、限流电阻(5)和DSP处理器(6)；
所述的光电码盘(1)的精码光电流信号输出端同时与1号采样电阻(2)的一端和精码及中精码译码模块(3)的电压信号输入端连接，1号采样电阻(2)的另一端接电源地，
精码及中精码译码模块(3)的数字信号输出端与DSP处理器(6)的精码数字信号输入端连接，
DSP处理器(6)的控制信号输出端与精码及中精码译码模块(3)的控制信号输入端连接；
光电码盘(1)的粗码光电流信号输出端同时与2号采样电阻(4)的一端和限流电阻(5)的一端连接，2号采样电阻(4)的另一端接电源地，限流电阻(5)的另一端与DSP处理器(6)的粗码电压信号输入端连接；
其特征在于，该粗码自适应采样法包括如下步骤：
步骤一：在18℃至25℃条件下通过示波器或电压表获得光电码盘(1)粗码电压的基准比较电压a；
步骤二：系统上电后，令平均比较电压m＝0，上电初始化时间Time＝0，
步骤三：令采样计数值n＝1，采样电压之和sum＝m；
步骤四：DSP处理器(6)的粗码电压信号输入端对接收的粗码电压ui进行读取，每读取一次粗码电压ui；
步骤五：更新采样电压之和sum，执行sum＝sum+ui；
步骤六；更新平均比较电压m，执行m＝sum/n；
步骤七：更新采样计数值n，执行n＝n+1后，当采样计数值n＜216时，执行步骤八，当采样计数值n＝216时，执行步骤三；
步骤八：更新上电初始化时间Time，执行Time＝Time+0.001；
步骤九：通过下述公式获得粗码译码值v后执行步骤四，该公式为：
2.根据权利要求1所述的采用星载绝对式光电码盘粗码译码电路实现的光电码盘粗码自适应采样法，其特征在于，在步骤四和步骤五之间增加步骤四一，
步骤四一为：判断ui与ui-1是否相等，
判断结果为是，执行步骤八中
判断结果为否，则执行步骤五，其中，ui-1表示粗码电压ui的上一次的粗码采样电压。
3.根据权利要求1所述的采用星载绝对式光电码盘粗码译码电路实现的光电码盘粗码自适应采样法，所述的步骤一中，在18℃至25℃条件下通过示波器或电压表多次测量且取平均值获得光电码盘(1)粗码电压的基准比较电压a。
CN201510041410.5A 2015-01-28 2015-01-28 星载绝对式光电码盘粗码译码电路及采用该电路实现的自适应采样法 Active CN104596550B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510041410.5A CN104596550B (zh) 2015-01-28 2015-01-28 星载绝对式光电码盘粗码译码电路及采用该电路实现的自适应采样法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510041410.5A CN104596550B (zh) 2015-01-28 2015-01-28 星载绝对式光电码盘粗码译码电路及采用该电路实现的自适应采样法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104596550A CN104596550A (zh) 2015-05-06
CN104596550B true CN104596550B (zh) 2017-05-03

Family

ID=53122486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510041410.5A Active CN104596550B (zh) 2015-01-28 2015-01-28 星载绝对式光电码盘粗码译码电路及采用该电路实现的自适应采样法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104596550B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104848886B (zh) * 2015-06-05 2017-06-06 哈尔滨工业大学 针对绝对式码盘的误码校正方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1517676A (zh) * 2003-01-17 2004-08-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研 一种绝对式矩阵编码器粗码译码校正的方法及其电路
CN2735301Y (zh) * 2004-05-20 2005-10-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于可编程逻辑阵列绝对式光电轴角编码器译码电路
CN101846529A (zh) * 2010-05-20 2010-09-29 哈尔滨工业大学 基于dsp的星载绝对式光电轴角编码器译码电路
CN104236600A (zh) * 2014-09-26 2014-12-24 哈尔滨工业大学 自我调整比较电压的绝对式光电编码器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8963759B2 (en) * 2012-05-03 2015-02-24 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with per-column analog-to-digital converter non-linearity correction capabilities

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1517676A (zh) * 2003-01-17 2004-08-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研 一种绝对式矩阵编码器粗码译码校正的方法及其电路
CN2735301Y (zh) * 2004-05-20 2005-10-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于可编程逻辑阵列绝对式光电轴角编码器译码电路
CN101846529A (zh) * 2010-05-20 2010-09-29 哈尔滨工业大学 基于dsp的星载绝对式光电轴角编码器译码电路
CN104236600A (zh) * 2014-09-26 2014-12-24 哈尔滨工业大学 自我调整比较电压的绝对式光电编码器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种新型光电轴角编码器译码方法研究;陈兴林等;《传感器与微系统》;20100228;第29卷(第2期);第19至25页 *
光电编码器的高可靠性数字译码方案研究;吕恒毅等;《自动化技术与应用》;20091231;第28卷(第12期);第47至53页 *
高速高可靠性光电轴角编码器设计;杨守旺等;《电子测量技术》;20140930;第37卷(第9期);第113至116页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104596550A (zh) 2015-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110779556B (zh) 一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置及标定方法
CN107843227B (zh) 一种基于校准技术提高编码器精度的方法
CN106374923B (zh) 一种高精度adc基准电压校准系统及校准方法
CN109000689B (zh) 一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法、系统
CN106100638B (zh) 流水线模数转换器的误差补偿校正装置
CN109238177B (zh) 一种具有测量多圈角度功能的复合式角度传感器
CN102829714A (zh) 一种基于圆感应同步器实现绝对式测角的方法
CN104236600A (zh) 自我调整比较电压的绝对式光电编码器
CN104596550B (zh) 星载绝对式光电码盘粗码译码电路及采用该电路实现的自适应采样法
WO2017113920A1 (zh) 提高单片机模数转换精度的电路和方法
CN107764431A (zh) 芯片内核温度检测电路
CN115979324A (zh) 一种磁编码器的非线性校准方法及装置
CN111025008A (zh) 一种电压检测方法及装置
CN109520550B (zh) 一种适用于多极旋变的高精度编码器跳码评估方法
CN117705164B (zh) 一种光磁编码器误差补偿方法、系统及装置
CN101846529A (zh) 基于dsp的星载绝对式光电轴角编码器译码电路
CN114279366A (zh) 一种光电编码器的粗码精码的校正方法和装置
CN210774092U (zh) 一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置
CN208171299U (zh) 编码器码盘、绝对值编码器及位置获取系统
CN104483033A (zh) 一种宽温范围的cmos温度传感器电路
CN205986831U (zh) 一种旋转变压器用解码器及基于该解码器的旋转变压器
CN112665531B (zh) 一种多对级旋变坐标变换解角方法
CN111077777A (zh) 双通道旋转变压器测角的三角函数模型误差补偿方法
CN109308006A (zh) 一种位标器用分体式旋转变压器精度补偿系统及方法
CN113364461B (zh) 一种待测芯片的模数转换校准方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Liu Yang

Inventor after: Cui Ning

Inventor after: Yu Zhiliang

Inventor before: Chen Xinglin

Inventor before: Xu Chuanchuan

Inventor before: Cui Ning

Inventor before: Yu Zhiliang

Inventor before: Cao Kairui

Inventor before: Liu Yang

Inventor before: Li Song

Inventor before: Luo Wenjia

Inventor before: Gao Yiran

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant