CN106133475A - 角度编码器的旋转角检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及角度编码器的旋转角检测电路，其目的在于提供一种通过提高分辨能力可精密检测曲轴的旋转角的角度编码器的旋转角检测电路。为达到上述目的，本发明的实施例提供一种角度编码器的旋转角检测电路，其应用于附着在引擎的曲轴上的角度编码器，在通过比较检测从上述角度编码器的发光部发出的光，以电压信号输出上述曲轴的旋转数和角度的角度编码器的旋转角检测电路中，包括：检测部，通过多个通道检测从上述发光部发出的光并变换为电信号之后，输出至与上述通道对应的数量的输出引脚；比较检测部，包括：多个比较器，获得从上述检测部输出的信号中的两个信号进行比较及输出；可变电阻，与上述比较器的输入引脚节点和上述检测部的输出引脚节点相连的连接点连接，以个别调整从上述检测部输入的各信号的大小；输出部，获得从上述比较器输出的信号进行放大并传送至外部输出端子；及电源部，提供用于驱动上述检测部和比较检测部及输出部的内部电路的恒定电压。
Description
技术领域
本发明涉及度编码器的旋转角检测电路，尤其涉及通过比较分析附着于引擎的曲轴的角度编码器的检测信号，以电压信号实时输出上述曲轴的旋转数和角度的角度编码器的旋转角检测电路。
背景技术
一般而言，船舶用柴油引擎大致由汽缸、活塞、曲轴等构成。尤其是，曲轴与主轴承单元一起组装于底板并与连杆连接起到将活塞的上下运动转换为旋转运动的作用，是占引擎价格的10％以上的高价产品。
随着信息处理技术的发展，上述曲轴实现电子控制，为此将角度编码器附着于上述曲轴上，以实时检测旋转数和角度并输出检测信号传送至引擎控制系统。因此，引擎控制系统从角度编码器获得检测信号并以理想的方式控制排气循环及吸入循环的时间。
上述角度编码器主要采用光学方式，一般包括发光部和狭缝及受光部。上述结构的角度编码器检测从发光部发出的光是否通过狭缝输入至受光部并通过微处理器的计算处理检测出旋转数。
但是，上述现有技术的角度编码器因分辨能力的限制难以准确检测相位，从而在最佳运行方面存在限制，而利用微处理器的运算方式除受到编码器的分辨能力的限制之外，还受到微处理器的采用周期的限制。即在通过微处理器将模拟信号变换为数字信号的过程中，因分辨能力的限制存在难以精密地检测旋转角的问题。
发明内容
技术课题
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种通过提高分辨能力可精密检测曲轴的旋转角的角度编码器的旋转角检测电路。
解决方法
为达到上述目的，本发明的实施例提供一种角度编码器的旋转角检测电路，其应用于附着在引擎的曲轴上的角度编码器，在通过比较检测从上述角度编码器的发光部发出的光，以电压信号输出上述曲轴的旋转数和角度的角度编码器的旋转角检测电路中，包括：检测部，通过多个通道检测从上述发光部发出的光并变换为电信号之后，输出至与上述通道对应的数量的输出引脚；比较检测部，包括：多个比较器，获得从上述检测部输出的信号中的两个信号进行比较及输出；可变电阻，与上述比较器的输入引脚节点和上述检测部的输出引脚节点相连的连接点连接，以个别调整从上述检测部输入的各信号的大小；输出部，获得从上述比较器输出的信号进行放大并传送至外部输出端子；及电源部，提供用于驱动上述检测部和比较检测部及输出部的内部电路的恒定电压。
在此，上述比较检测部还可包括在施加初始电源时，将输入至上述比较检测部的信号初始化为预设的信号的重置单元。
另外，上述比较检测部获得上述检测部的信号变换为VCC电压信号进行输出，而上述输出部来自上述比较检测部的VCC电压信号变换为Vdc电压信号进行输出。
另外，上述电源部可包括连接于电源输入端并从外部的异常电圧保护内部元件的电涌吸收器。此时，上述电源部还可包括与上述电涌吸收器并联以形成用于阻断噪声的衰减过滤电路的多个电容器。
发明效果
根据上述实施例的本发明，通过提高分辨能力使相位检测变得容易，以最佳状态运行引擎，可不受微处理器的采样周期影响提高分辨能力，从而可精密检测曲轴的旋转轴。
附图说明
图1为表示本发明的实施例的角度编码器的旋转角检测电路的电路图；
图2为表示本发明的另一实施例的角度编码器的旋转角检测电路的电路图；
图3及图4为用于说明本发明的运行原理的概念图。
具体实施例
下面，结合附图对本发明较佳实施例进行详细说明。另外，省略或简化对相应技术领域的技术人员容易理解的结构和其作用及效果说明，而以与本发明相关的部分为中心进行了详细说明。
尤其是，本发明的实施例的角度编码器的旋转角检测电路以应用于附着在引擎的曲轴上的角度编码器作为前提，通过比较检测从上述角度编码器的发光部发出的光，以电压信号输出上述曲轴的旋转数和角度。
图1为表示本发明的实施例的角度编码器的旋转角检测电路的电路图。
如图1的实施例所示的角度编码器的旋转角检测电路大致包括检测部200、比较检测部400、输出部600及电源部800。
*首先，上述检测部200通过多个通道检测从上述发光部发出的光并变换为电信号之后，输出至与上述通道对应的数量的输出引脚。
在此，从上述发光部发出的光通过作为通常的编码器的结构的狭缝和遮罩输入至检测部200，或因根据编码器的结构，删除或增加部分结构。
输入至上述检测部200的光通过输出引脚A1、A2、B1、B2、C1、D1、E1、F1传送至将要后述的比较检测部400。
接着，上述比较检测部400，包括：多个比较器U5A、U5B、U5C、U5D，获得从上述检测部200输出的信号中的两个信号进行比较及输出；可变电阻VR1～VR8，与上述比较器U5A、U5B、U5C、U5D的输入引脚节点和上述检测部200的输出引脚节点相连的连接点连接，以个别调整从上述检测部200输入的各信号的大小。上述比较检测部400接收上述检测部200的信号并变换为VCC电压信号进行输出。
在此，在连接于上述比较器U5A、U5B、U5C、U5D的(+)引脚的可变电阻VR1、VR3、VR5、VR7连接有控制二极管U3以用作基准电压源，而连接于上述比较器U5A、U5B、U5C、U5D的(-)引脚的可变电阻VR2、VR4、VR6、VR8连接有控制二极管U4以用作基准电压源。
另外，上述比较检测部400还可包括输出引脚与电容器C1并联以与可变电阻连接的重置单元U2，而上述重置单元U2在施加初始电源时，将输入至上述比较检测部400的信号初始化为预设的信号。
另外，上述输出部获得从上述比较器U5A、U5B、U5C、U5D输出的信号进行放大并传送至外部输出端子。上述比较检测部600从上述检测部400获得VCC电压信号变换为Vdc电压信号并进行输出。
在此，上述输出部600具备多个输出引脚Q1～Q4以向与之相应数量的外部输出端子传送信号，而在本实施例中，外部输出端子为Q1_OUTPUT、Q2_OUTPUT、MM_OUTPUT、MS_OUTPUT。此时，上述Q1_OUTPUT的高(HIGH)输出的各时间利用可变电阻VR1进行调整，而低(LOW)输出时间利用可变电阻VR2进行调整。此时，上述Q2_OUTPUT的高输出的各时间利用可变电阻VR3进行调整，而低输出时间利用可变电阻VR4进行调整。上述MM_OUTPUT的高输出的各时间利用可变电阻VR5进行调整，而低输出时间利用可变电阻VR6进行调整。上述MS_OUTPUT的高输出的各时间利用可变电阻VR7进行调整，而低输出时间利用可变电阻VR8进行调整。
接着，上述电源部800提供用于驱动上述检测部200和比较检测部400及输出部800的内部电路的恒定电压。
在此，上述电源电路部800还可包括电涌吸收器SM1，而上述电涌吸收器SM1连接于电源部800的输入端以从外部的异常电圧保护内部元件。此时，上述电源部800还可包括与上述电涌吸收器SM1串联多个电容器C6、C7、C8，而上述电容器C6、C7、C8形成衰减过滤电路起到阻断噪声的作用。
另外，连接于上述电涌吸收器SM1和上述衰减过滤电路之间的二极管D1在向Vdc_IN和0Vdc_IN施加逆向电源时起到保护内部电路元件的作用。
另外，图示于上述电源部的稳压器单元U7为恒定电压供应模块，起到向内部电路供应稳定的电源的作用，而发光二级管LD1通过电阻R15调节亮度以成为发光部的光源。
图2为表示本发明的另一实施例的角度编码器的旋转角检测电路的电路图。
如图2的实施例所示的角度编码器的旋转角检测电路为在角度编码器的旋转方向相反时输出与上述图1的电路相同的信号，因实际的电路结构相同，因此，在此不再赘述。
基于上述实施例，结合图3及图4说明本发明的运行原理。为进行精密的控制，将角度编码器分为360度一个旋转分为四个等分的90度，以对应吸入、压缩、燃烧、排出的循环。若将其沿逆时针方向分为1象限(PHASE)、2象限、3象限、4象限，则各将每象限具有90度相位角的两个贯通孔分为90等分并将其信号以逻辑电路AND、EXCLUSIVE OR、EXCLUSIVE NOR电路进行4等分，因此，各象限将角度检测分辨能力360等分，从而将一个旋转360度1440等分。另外，通过可变电阻精细调节以使4种的各信号Q1、Q2、MM、MS准确地成为90度的相位角。
根据如上所述的本发明的实施例的用于角度编码器的旋转角检测的电路设计，通过提高分辨能力使相位检测变得容易，以最佳状态运行引擎，可不受微处理器的采样周期影响提高分辨能力，从而可精密检测曲轴的旋转轴。
为帮助更好地理解将要后述的本发明的权利要求书，上述内容广泛地详述本发明的特点和技术特征。上述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换。而在不脱离本发明的精神和范围之内，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
工业实用性
本发明涉及度编码器的旋转角检测电路，尤其应用于通过比较分析附着于引擎的曲轴的角度编码器的检测信号，以电压信号实时输出上述曲轴的旋转数和角度的角度编码器的旋转角检测电路。
Claims (5)
1.一种角度编码器的旋转角检测电路，其应用于附着在引擎的曲轴上的角度编码器，在通过比较检测从上述角度编码器的发光部发出的光，以电压信号输出上述曲轴的旋转数和角度的角度编码器的旋转角检测电路中，包括：
检测部，通过多个通道检测从上述发光部发出的光并变换为电信号之后，输出至与上述通道对应的数量的输出引脚；
比较检测部，包括：
多个比较器，获得从上述检测部输出的信号中的两个信号进行比较及输出；
可变电阻，与上述比较器的输入引脚节点和上述检测部的输出引脚节点相连的连接点连接，以个别调整从上述检测部输入的各信号的大小；
输出部，获得从上述比较器输出的信号进行放大并传送至外部输出端子；及电源部，提供用于驱动上述检测部和比较检测部及输出部的内部电路的恒定电压。
2.根据权利要求1所述的角度编码器的旋转角检测电路，其特征在于：
上述比较检测部还包括在施加初始电源时，将输入至上述比较检测部的信号初始化为预设的信号的重置单元。
3.根据权利要求1所述的角度编码器的旋转角检测电路，其特征在于：
上述比较检测部获得上述检测部的信号变换为VCC电压信号进行输出，而上述输出部来自上述比较检测部的VCC电压信号变换为Vdc电压信号进行输出。
4.根据权利要求1所述的角度编码器的旋转角检测电路，其特征在于：
上述电源电路部包括连接于电源输入端并从外部的异常电圧保护内部元件的电涌吸收器。
5.根据权利要求4所述的角度编码器的旋转角检测电路，其特征在于：
上述电源部还包括与上述电涌吸收器并联以形成用于阻断噪声的衰减过滤电路的多个电容器。
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