CN106953632A - 一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光纤远距离传输电路的技术领域,尤其涉及一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路;解决的技术问题为:提供一种能满足各种信号采集电路对信号电压要求的编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路;采用的技术方案为:包括:位于光纤接收器的光电二极管D1、运放芯片A1和三极管Q1,光电二极管D1串接在所述运放芯片A1的输入端,运放芯片A1的输出端与三极管Q1的基极相连,三极管Q1的发射极与运放芯片A1的接地端相连后接地,的多电平适应电路还包括:可变电阻R1,可变电阻R1串接在5V供电电压和三极管Q1的集电极之间,三极管Q1的集电极与光纤接收器的信号输出端OUT1相连;本发明适用于光纤传输领域。
Description
技术领域
本发明属于光纤远距离传输电路的技术领域,尤其涉及一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路。
背景技术
在电动液压机械设备的研究领域中,电机转速作为电动机的核心参数之一,必须能够进行准确测量才能为后续的研究做出参考。传统的测速方法主要有发电机测速法和光电编码器测速法。发电机测速法灵敏度高、线性误差小、受温度变化的影响较小、结构简单、耐振动冲击、极性可逆等优点,目前受到了广泛应用。但是在例如电动液压挖掘机等某些设备中,由于用电机替代了原有的发动机,所以安装位置狭小,测速发电机不能安装。光电编码器测速法是一种数字测速方法,编码器可直接安装于电机后轴上,占用位置小,适合安装于某些电动液压设备中。但其大部分编码器传输距离小于2m,虽然线性驱动输出方式可将传输距离增加到100m,但由于电机使用变频器进行驱动,电磁干扰较强,且由于某些设备的供电电缆线较长,故存在很强的射频干扰。
考虑到抗干扰和距离两个因素,故提出使用光纤对光电编码器信号进行转换与传输,塑料光纤由于其具有透明度高、强度好、易加工等特点,是优异的短距离数据传输介质。如图1所示,采用塑料光纤进行传输时,在发射器模块需对输入的光电编码器脉冲信号进行滤波、功率放大及光电转换,信号传输完毕输出时,在接收器模块要进行光电转换,内部通过光电二极管及其放大电路将信号转换为电脉冲信号进行输出。在图1所示的常规电路中,输入的脉冲为5V供电,通过光纤传输转换后,输出电压仅为2.5V-3V左右。只能满足低功耗单片机脉冲采集要求,而常用信号采集电路需要至少4-24V电压输出,电路不能满足要求。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足,所要解决的技术问题为:提供一种能满足各种信号采集电路对信号电压要求的编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路,包括:位于光纤接收器的光电二极管D1、运放芯片A1和三极管Q1,所述光电二极管D1串接在所述运放芯片A1的输入端,所述运放芯片A1的输出端与所述三极管Q1的基极相连,所述三极管Q1的发射极与所述运放芯片A1的接地端相连后接地,所述的多电平适应电路还包括:可变电阻R1,所述可变电阻R1的一端分别与所述运放芯片A1的电源端以及5V供电电压相连,所述可变电阻R1的另一端分别与所述三极管Q1的集电极以及所述光纤接收器的信号输出端OUT1相连,5V供电电压通过电容C1接地。
优选地,所述的多电平适应电路还包括:高速光耦P1,所述高速光耦P1的输入端与所述三极管Q1的集电极相连,所述高速光耦P1的输出端与所述光纤接收器的信号输出端OUT1相连,所述高速光耦P1的输出端通过电阻R2与电源Vcc相连。
优选地,所述的多电平适应电路还包括:运放芯片A2,所述运放芯片A2的同相输入端通过电阻R3与所述三极管Q1的集电极相连,所述运放芯片A2的反相输入端通过电阻R4接地,所述运放芯片A2的同相输入端还通过电阻R5与所述运放芯片A2的输出端相连,所述运放芯片A2的电源端与电源Vcc相连,所述运放芯片A2的输出端通过电容C2接地,所述运放芯片A2的输出端与所述光纤接收器的信号输出端OUT1相连,所述运放芯片A2的接地端接地。
优选地,光纤接收器的型号为HFBR-2522Z,光纤发射器的型号为HFBR-1522Z。
优选地,所述光纤发射器设有光电二极管D2和信号转换模块Z1,所述光电二极管D2的正极通过电阻R6与5V供电电压相连,所述光电二极管D2的负极与所述信号转换模块Z1的输出端相连,所述信号转换模块Z1的输入端与所述光纤发射器102的信号输入端INPUT1相连,所述信号转换模块Z1的电源端通过电容C3与5V供电电压相连,所述信号转换模块Z1的接地端接地,5V供电电压通过电容C4接地。
优选地,所述信号转换模块Z1为型号为75451的大电流高速驱动芯片。
优选地,所述可变电阻R1的量程为1000Ω。
优选地,所述高速光耦P1的型号为TLP181。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1、本发明舍弃了接收器模块内部的1000Ω的电阻,采用外接1000Ω的可变电阻R1作为上拉电阻,通过调节可变电阻R1的阻阻值,可将输出脉冲电压在2.5V-4.3V之间进行调节,且不影响1MHz以下的脉冲信号传输。
2、在接收器模块模块输出端可采用具有高耐压特性的高速光耦P1,对脉冲信号进行二次转换。型号为TLP181的高速光耦P1的特性中,脉冲延迟时间为3μs,所以在满足对外输出5-24V电压的同时,可满足频率为100KHz以下的脉冲的传输要求。
3、还可采用高速高耐压的运放芯片A2作为信号二次转换原件,可在运放芯片A2的电源电压范围内,对脉冲信号电压进行二次转换。根据电压不同,可转换脉冲频率也有所不同。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1为常规的光纤传输电路的原理图;
图2为本发明实施例一提供的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路的原理图;
图3为本发明实施例二提供的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路的原理图;
图4为本发明实施例三提供的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路的原理图;
图中:101为光纤接收器,102为光纤发射器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例;基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图2为本发明实施例一提供的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路的原理图,如图2所示,一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路,包括:位于光纤接收器101的光电二极管D1、运放芯片A1和三极管Q1,所述光电二极管D1串接在所述运放芯片A1的输入端,所述运放芯片A1的输出端与所述三极管Q1的基极相连,所述三极管Q1的发射极与所述运放芯片A1的接地端相连后接地,所述的多电平适应电路还包括:可变电阻R1,所述可变电阻R1的一端分别与所述运放芯片A1的电源端以及5V供电电压相连,所述可变电阻R1的另一端分别与所述三极管Q1的集电极以及所述光纤接收器101的信号输出端OUT1相连,5V供电电压通过电容C1接地。
具体地,所述可变电阻R1的量程可为1000Ω。
本实施例实质上提供了一种4.5V以下电压转换的电路,本实施例舍弃了接收器模块内部的1000Ω的电阻,采用外接1000Ω的可变电阻R1作为上拉电阻,通过调节可变电阻R1的阻阻值,可将输出脉冲电压在2.5V-4.3V之间进行调节,且不影响1MHz以下的脉冲信号传输。
图3为本发明实施例二提供的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路的原理图,如图3所示,在实施例一的基础上,所述的多电平适应电路还可包括:高速光耦P1,所述高速光耦P1的输入端与所述三极管Q1的集电极相连,所述高速光耦P1的输出端与所述光纤接收器(101)的信号输出端OUT1相连,所述高速光耦P1的输出端通过电阻R2与电源Vcc相连。
具体地,所述高速光耦P1的型号可为TLP181。
本实施例实质上提供了一种5V以上光耦电压转换的电路,本实施例在接收器模块模块输出端可采用具有高耐压特性的高速光耦P1,对脉冲信号进行二次转换。型号为TLP181的高速光耦P1的特性中,脉冲延迟时间为3μs,所以在满足对外输出5-24V电压的同时,可满足频率为100KHz以下的脉冲的传输要求。
图4为本发明实施例三提供的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路的原理图,如图4所示,在实施例一的基础上,所述的多电平适应电路还可包括:运放芯片A2,所述运放芯片A2的同相输入端通过电阻R3与所述三极管Q1的集电极相连,所述运放芯片A2的反相输入端通过电阻R4接地,所述运放芯片A2的同相输入端还通过电阻R5与所述运放芯片A2的输出端相连,所述运放芯片A2的电源端与电源Vcc相连,所述运放芯片A2的输出端通过电容C2接地,所述运放芯片A2的输出端与所述光纤接收器101的信号输出端OUT1相连,所述运放芯片A2的接地端接地。
具体地,所述运放芯片A2可为3580J系列,或为LM318系列。
本实施例实质上提供了一种5V以上集成运放电压转换的电路,本实施例采用高速高耐压的运放芯片A2作为信号二次转换原件,可在运放芯片A2的电源电压范围内,对脉冲信号电压进行二次转换。根据电压不同,可转换脉冲频率也有所不同。
上述实施例中,光纤接收器101的型号可为HFBR-2522Z,光纤发射器102的型号可为HFBR-1522Z。
具体地,所述光纤发射器102设有光电二极管D2和信号转换模块Z1,所述光电二极管D2的正极通过电阻R6与5V供电电压相连,所述光电二极管D2的负极与所述信号转换模块Z1的输出端相连,所述信号转换模块Z1的输入端与所述光纤发射器102的信号输入端INPUT1相连,所述信号转换模块Z1的电源端通过电容C3与5V供电电压相连,所述信号转换模块Z1的接地端接地,5V供电电压通过电容C4接地。
具体地,所述信号转换模块Z1可为型号为75451的大电流高速驱动芯片。
电容C3为滤波电容,对输入信号进行电流放大,HFBR-1522Z为光电转换和光纤连接模块,为保证高频脉冲能够通过电路准确变为光信号,所以采用了大电流高速驱动芯片75451芯片作为信号转换模块。信号传输完毕输出时,使用HFBR-2522Z模块进行光电转换,该模块内部通过光电二极管及其放大电路将信号转换为电脉冲信号进行输出。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路,包括:位于光纤接收器(101)的光电二极管D1、运放芯片A1和三极管Q1,所述光电二极管D1串接在所述运放芯片A1的输入端,所述运放芯片A1的输出端与所述三极管Q1的基极相连,所述三极管Q1的发射极与所述运放芯片A1的接地端相连后接地,其特征在于:所述的多电平适应电路还包括:可变电阻R1,所述可变电阻R1的一端分别与所述运放芯片A1的电源端以及5V供电电压相连,所述可变电阻R1的另一端分别与所述三极管Q1的集电极以及所述光纤接收器(101)的信号输出端OUT1相连,5V供电电压通过电容C1接地。
2.根据权利要求1所述的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路,其特征在于:所述的多电平适应电路还包括:高速光耦P1,所述高速光耦P1的输入端与所述三极管Q1的集电极相连,所述高速光耦P1的输出端与所述光纤接收器(101)的信号输出端OUT1相连,所述高速光耦P1的输出端通过电阻R2与电源Vcc相连。
3.根据权利要求1所述的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路,其特征在于:所述的多电平适应电路还包括:运放芯片A2,所述运放芯片A2的同相输入端通过电阻R3与所述三极管Q1的集电极相连,所述运放芯片A2的反相输入端通过电阻R4接地,所述运放芯片A2的同相输入端还通过电阻R5与所述运放芯片A2的输出端相连,所述运放芯片A2的电源端与电源Vcc相连,所述运放芯片A2的输出端通过电容C2接地,所述运放芯片A2的输出端与所述光纤接收器(101)的信号输出端OUT1相连,所述运放芯片A2的接地端接地。
4.根据权利要求1所述的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路,其特征在于:光纤接收器(101)的型号为HFBR-2522Z,光纤发射器(102)的型号为HFBR-1522Z。
5.根据权利要求4所述的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路,其特征在于:所述光纤发射器(102)设有光电二极管D2和信号转换模块Z1,所述光电二极管D2的正极通过电阻R6与5V供电电压相连,所述光电二极管D2的负极与所述信号转换模块Z1的输出端相连,所述信号转换模块Z1的输入端与所述光纤发射器102的信号输入端INPUT1相连,所述信号转换模块Z1的电源端通过电容C3与5V供电电压相连,所述信号转换模块Z1的接地端接地,5V供电电压通过电容C4接地。
6.根据权利要求5所述的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路,其特征在于:所述信号转换模块Z1为型号为75451的大电流高速驱动芯片。
7.根据权利要求1所述的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路,其特征在于:所述可变电阻R1的量程为1000Ω。
8.根据权利要求2所述的一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路,其特征在于:所述高速光耦P1的型号为TLP181。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170714 |