CN108459234A - 增量式编码器断线检测电路 - Google Patents

增量式编码器断线检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种增量式编码器断线检测电路,包括差分端检测电阻和光耦检测单元组,所述光耦检测单元组与所述差分端检测电阻构成检测回路;所述差分端检测单元包括与编码器连接的A相差分端检测电阻、B相差分端检测电阻和Z相差分端检测电阻,所述光耦检测单元组包括A相光耦检测单元组、B相光耦检测单元组和Z相光耦检测单元组。本发明的有益效果在于:提供了一种采用由检测电阻、光耦器件和二极管组成的检测电路,检测电阻的电压变化反应到光耦器件的输入侧,光耦器件的输出侧输出对应的信号,从而控制通向CPU的电平发生变化,从而使CPU判断出当前编码器状态,杜绝了误判的可能,大大增加了检测电路的可靠性。

Description

增量式编码器断线检测电路
技术领域
本发明涉及机电检测电路领域,尤其是指一种增量式编码器断线检测电路。
背景技术
对于伺服驱动器等需要用到增量式编码器的场合,都是用连接线将编码器与机器连接。在使用过程中有可能出现:端子没接好、连接线断线或编码器内部问题导致的编码器断线故障,造成电机无法正常运行。严重时,甚至会造成电机失速等高危事故。目前采用软件实现断线检测的方案的可靠性不高,且占用CPU内部的大量资源,增加CPU功耗,甚至影响控制性能。目前市场上急切需要提供一种有效的,可靠的,低成本的解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术的不足,提供一种电路结构简单、可靠性高且成本低廉的增量式编码器断线检测电路。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种增量式编码器断线检测电路,包括差分端检测电阻和光耦检测单元组,所述光耦检测单元组与所述差分端检测电阻构成检测回路;所述差分端检测单元包括与编码器连接的A相差分端检测电阻、B相差分端检测电阻和Z相差分端检测电阻,所述光耦检测单元组包括A相光耦检测单元组、B相光耦检测单元组和Z相光耦检测单元组。
进一步的,所述A相差分端检测电阻的一端与编码器的A相差分信号输出正端连接,所述A相差分端检测电阻的另一端与编码器的A相差分信号输出负端连接;所述B相差分端检测电阻的一端与编码器的B相差分信号输出正端连接,所述B相差分端检测电阻的另一端与编码器的B相差分信号输出负端连接;所述Z相差分端检测电阻的一端与编码器的Z相差分信号输出正端连接,所述Z相差分端检测电阻的另一端与编码器的Z相差分信号输出负端连接。
进一步的,所述A相光耦检测单元组包括A相第一光耦和A相第二光耦,所述A相第一光耦的A相第一光耦输入端通过A相第一输入电阻与所述A相差分端检测电阻的一端连接,所述A相第一光耦的A相第一光耦输出端与所述A相差分端检测电阻的另一端连接,所述A相第二光耦的A相第二光耦输入端通过A相第二输入电阻与所述A相差分端检测电阻的另一端连接,所述A相第二光耦的A相第二光耦输出端与所述A相差分端检测电阻的一端连接;
所述B相光耦检测单元组包括B相第一光耦和B相第二光耦,所述B相第一光耦的B相第一光耦输入端通过B相第一输入电阻与所述B相差分端检测电阻的一端连接,所述B相第一光耦的B相第一光耦输出端与所述B相差分端检测电阻的另一端连接,所述B相第二光耦的B相第二光耦输入端通过B相第二输入电阻与所述B相差分端检测电阻的另一端连接,所述B相第二光耦的B相第二光耦输出端与所述B相差分端检测电阻的一端连接;
所述Z相光耦检测单元组包括Z相第一光耦和Z相第二光耦,所述Z相第一光耦的Z相第一光耦输入端通过Z相第一输入电阻与所述Z相差分端检测电阻的一端连接,所述Z相第一光耦的Z相第一光耦输出端与所述Z相差分端检测电阻的另一端连接,所述Z相第二光耦的Z相第二光耦输入端通过Z相第二输入电阻与所述Z相差分端检测电阻的另一端连接,所述Z相第二光耦的Z相第二光耦输出端与所述Z相差分端检测电阻的一端连接。
进一步的,所述A相第一光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述A相第一光耦的输出侧输出端与A相二极管的负极连接,所述A相第二光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述A相第二光耦的输出侧输出端与A相二极管的负极连接,所述A相二极管的负极通过A相下拉电阻与地连接;
所述B相第一光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述B相第一光耦的输出侧输出端与B相二极管的负极连接,所述B相第二光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述B相第二光耦的输出侧输出端与B相二极管的负极连接,所述B相二极管的负极通过B相下拉电阻与地连接;
所述Z相第一光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述Z相第一光耦的输出侧输出端与Z相二极管的负极连接,所述Z相第二光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述Z相第二光耦的输出侧输出端与Z相二极管的负极连接,所述Z相二极管的负极通过Z相下拉电阻与地连接。
进一步的,所述A相二极管的正极与差分信号断线检测电路的A相输出端连接;
所述B相二极管的正极与差分信号断线检测电路的B相输出端连接;
所述Z相二极管的正极与差分信号断线检测电路的Z相输出端连接。
进一步的,差分信号断线检测电路的A相输出端对地连接有A相滤波电容;
差分信号断线检测电路的B相输出端对地连接有B相滤波电容;
差分信号断线检测电路的Z相输出端对地连接有Z相滤波电容。
进一步的,所述A相二极管的负极与差分信号断线检测电路的输出端连接;
所述B相二极管的负极与差分信号断线检测电路的输出端连接;
所述Z相二极管的负极与差分信号断线检测电路的输出端连接。
进一步的,差分信号断线检测电路的输出端对地连接有滤波电容。
本发明的有益效果在于:提供了一种采用由检测电阻、光耦器件和二极管组成的检测电路,检测电阻的电压变化反应到光耦器件的输入侧,光耦器件的输出侧输出对应的信号,从而控制通向CPU的电平发生变化,从而使CPU判断出当前编码器状态,杜绝了误判的可能,大大增加了检测电路的可靠性。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构:
图1为本发明的电路结构原理图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图详予说明。
实施例1
请参阅图1,一种增量式编码器断线检测电路,包括差分端检测电阻和光耦检测单元组,所述光耦检测单元组与所述差分端检测电阻构成检测回路;所述差分端检测单元包括与编码器连接的A相差分端检测电阻、B相差分端检测电阻和Z相差分端检测电阻,所述光耦检测单元组包括A相光耦检测单元组、B相光耦检测单元组和Z相光耦检测单元组。
进一步的,所述A相差分端检测电阻的一端与编码器的A相差分信号输出正端连接,所述A相差分端检测电阻的另一端与编码器的A相差分信号输出负端连接;所述B相差分端检测电阻的一端与编码器的B相差分信号输出正端连接,所述B相差分端检测电阻的另一端与编码器的B相差分信号输出负端连接;所述Z相差分端检测电阻的一端与编码器的Z相差分信号输出正端连接,所述Z相差分端检测电阻的另一端与编码器的Z相差分信号输出负端连接。
进一步的,所述A相光耦检测单元组包括A相第一光耦和A相第二光耦,所述A相第一光耦的A相第一光耦输入端通过A相第一输入电阻与所述A相差分端检测电阻的一端连接,所述A相第一光耦的A相第一光耦输出端与所述A相差分端检测电阻的另一端连接,所述A相第二光耦的A相第二光耦输入端通过A相第二输入电阻与所述A相差分端检测电阻的另一端连接,所述A相第二光耦的A相第二光耦输出端与所述A相差分端检测电阻的一端连接;
所述B相光耦检测单元组包括B相第一光耦和B相第二光耦,所述B相第一光耦的B相第一光耦输入端通过B相第一输入电阻与所述B相差分端检测电阻的一端连接,所述B相第一光耦的B相第一光耦输出端与所述B相差分端检测电阻的另一端连接,所述B相第二光耦的B相第二光耦输入端通过B相第二输入电阻与所述B相差分端检测电阻的另一端连接,所述B相第二光耦的B相第二光耦输出端与所述B相差分端检测电阻的一端连接;
所述Z相光耦检测单元组包括Z相第一光耦和Z相第二光耦,所述Z相第一光耦的Z相第一光耦输入端通过Z相第一输入电阻与所述Z相差分端检测电阻的一端连接,所述Z相第一光耦的Z相第一光耦输出端与所述Z相差分端检测电阻的另一端连接,所述Z相第二光耦的Z相第二光耦输入端通过Z相第二输入电阻与所述Z相差分端检测电阻的另一端连接,所述Z相第二光耦的Z相第二光耦输出端与所述Z相差分端检测电阻的一端连接。
进一步的,所述A相第一光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述A相第一光耦的输出侧输出端与A相二极管的负极连接,所述A相第二光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述A相第二光耦的输出侧输出端与A相二极管的负极连接,所述A相二极管的负极通过A相下拉电阻与地连接;
所述B相第一光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述B相第一光耦的输出侧输出端与B相二极管的负极连接,所述B相第二光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述B相第二光耦的输出侧输出端与B相二极管的负极连接,所述B相二极管的负极通过B相下拉电阻与地连接;
所述Z相第一光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述Z相第一光耦的输出侧输出端与Z相二极管的负极连接,所述Z相第二光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述Z相第二光耦的输出侧输出端与Z相二极管的负极连接,所述Z相二极管的负极通过Z相下拉电阻与地连接。
进一步的,差分信号断线检测电路的输出端对地连接有滤波电容。
本实施例中,根据编码器或者接收电路的不同,差分信号的电平幅值可以为任意数值,但是正压和负压的幅值的绝对值都相同。本实施例以5V的电平幅值,A相的A+和A-的信号处理单元为例说明整个电路的原理。
A+和A-为A相的差分信号,其中正压为5V,负压为-5V,只要A+和A-正常,光耦U1和U2就有一个导通,D1的负极为高电平。若A+和A-有一个信号断线,由于电阻R11的存在,A+和A-的信号就为同电平,光耦U1和U2都不导通,此时D1的负极为低电平,向CPU输出的信号OUT输出也被拉低为低电平,CPU判定目前的状态为编码器断线状态。
当差分信号为正压5V时,U1光耦导通,由U1的4脚输入的高电平输出至U1的3脚,此时U2光耦不导通,但是U2的3脚与U1的3脚相连,U2的4脚与U1的4脚相连,所以D1的负极为高电平;
当差分信号为负压-5V时,U2光耦导通,由U2的4脚输入的高电平输出至U1的3脚,此时U1光耦不导通,但是U1的3脚与U2的3脚相连,U1的4脚与U2的4脚相连,所以D1的负极为高电平。
当A-或者A+断线,由于R11的存在,A-与A+的信号为同电平,光耦U1和U2都不能导通,VCC不能通过U1或U2与D1的负极连接,此时D1的负极在下拉电阻R1的作用下,为低电平,从而将D1的正极电压拉低至低电平,即CPU对应的检测脚为低电平,此时CPU判定为故障状态。
B相、Z相的电路原理与A相相同。
从上述描述可知,本发明的有益效果在于:提供了一种采用由检测电阻、光耦器件和二极管组成的检测电路,检测电阻的电压变化反应到光耦器件的输入侧,光耦器件的输出侧输出对应的信号,从而控制通向CPU的电平发生变化,从而使CPU判断出当前编码器状态,杜绝了误判的可能,大大增加了检测电路的可靠性。
实施例2
在实施例1的基础上,所述A相二极管的正极与差分信号断线检测电路的A相输出端连接;
所述B相二极管的正极与差分信号断线检测电路的B相输出端连接;
所述Z相二极管的正极与差分信号断线检测电路的Z相输出端连接。
进一步的,差分信号断线检测电路的A相输出端对地连接有A相滤波电容;
差分信号断线检测电路的B相输出端对地连接有B相滤波电容;
差分信号断线检测电路的Z相输出端对地连接有Z相滤波电容。
本实施例中,将每一相分别引出,可具体检测到某一相的断线故障。
实施例3
在实施例1的基础上,所述A相二极管的负极与差分信号断线检测电路的输出端连接;
所述B相二极管的负极与差分信号断线检测电路的输出端连接;
所述Z相二极管的负极与差分信号断线检测电路的输出端连接。
进一步的,差分信号断线检测电路的输出端对地连接有滤波电容。
本实施例中,将三相检测输出脚连接在一起,可以节省CPU的检测针脚。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种增量式编码器断线检测电路,其特征在于:包括差分端检测电阻和光耦检测单元组,所述光耦检测单元组与所述差分端检测电阻构成检测回路;所述差分端检测单元包括与编码器连接的A相差分端检测电阻、B相差分端检测电阻和Z相差分端检测电阻,所述光耦检测单元组包括A相光耦检测单元组、B相光耦检测单元组和Z相光耦检测单元组。
2.如权利要求1所述的增量式编码器断线检测电路,其特征在于:所述A相差分端检测电阻的一端与编码器的A相差分信号输出正端连接,所述A相差分端检测电阻的另一端与编码器的A相差分信号输出负端连接;所述B相差分端检测电阻的一端与编码器的B相差分信号输出正端连接,所述B相差分端检测电阻的另一端与编码器的B相差分信号输出负端连接;所述Z相差分端检测电阻的一端与编码器的Z相差分信号输出正端连接,所述Z相差分端检测电阻的另一端与编码器的Z相差分信号输出负端连接。
3.如权利要求2所述的增量式编码器断线检测电路,其特征在于:所述A相光耦检测单元组包括A相第一光耦和A相第二光耦,所述A相第一光耦的A相第一光耦输入端通过A相第一输入电阻与所述A相差分端检测电阻的一端连接,所述A相第一光耦的A相第一光耦输出端与所述A相差分端检测电阻的另一端连接,所述A相第二光耦的A相第二光耦输入端通过A相第二输入电阻与所述A相差分端检测电阻的另一端连接,所述A相第二光耦的A相第二光耦输出端与所述A相差分端检测电阻的一端连接;
所述B相光耦检测单元组包括B相第一光耦和B相第二光耦,所述B相第一光耦的B相第一光耦输入端通过B相第一输入电阻与所述B相差分端检测电阻的一端连接,所述B相第一光耦的B相第一光耦输出端与所述B相差分端检测电阻的另一端连接,所述B相第二光耦的B相第二光耦输入端通过B相第二输入电阻与所述B相差分端检测电阻的另一端连接,所述B相第二光耦的B相第二光耦输出端与所述B相差分端检测电阻的一端连接;
所述Z相光耦检测单元组包括Z相第一光耦和Z相第二光耦,所述Z相第一光耦的Z相第一光耦输入端通过Z相第一输入电阻与所述Z相差分端检测电阻的一端连接,所述Z相第一光耦的Z相第一光耦输出端与所述Z相差分端检测电阻的另一端连接,所述Z相第二光耦的Z相第二光耦输入端通过Z相第二输入电阻与所述Z相差分端检测电阻的另一端连接,所述Z相第二光耦的Z相第二光耦输出端与所述Z相差分端检测电阻的一端连接。
4.如权利要求3所述的增量式编码器断线检测电路,其特征在于:所述A相第一光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述A相第一光耦的输出侧输出端与A相二极管的负极连接,所述A相第二光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述A相第二光耦的输出侧输出端与A相二极管的负极连接,所述A相二极管的负极通过A相下拉电阻与地连接;
所述B相第一光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述B相第一光耦的输出侧输出端与B相二极管的负极连接,所述B相第二光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述B相第二光耦的输出侧输出端与B相二极管的负极连接,所述B相二极管的负极通过B相下拉电阻与地连接;
所述Z相第一光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述Z相第一光耦的输出侧输出端与Z相二极管的负极连接,所述Z相第二光耦的输出侧输入端与电源正极连接,所述Z相第二光耦的输出侧输出端与Z相二极管的负极连接,所述Z相二极管的负极通过Z相下拉电阻与地连接。
5.如权利要求4所述的增量式编码器断线检测电路,其特征在于:所述A相二极管的正极与差分信号断线检测电路的A相输出端连接;
所述B相二极管的正极与差分信号断线检测电路的B相输出端连接;
所述Z相二极管的正极与差分信号断线检测电路的Z相输出端连接。
6.如权利要求5所述的增量式编码器断线检测电路,其特征在于:差分信号断线检测电路的A相输出端对地连接有A相滤波电容;
差分信号断线检测电路的B相输出端对地连接有B相滤波电容;
差分信号断线检测电路的Z相输出端对地连接有Z相滤波电容。
7.如权利要求4所述的增量式编码器断线检测电路,其特征在于:所述A相二极管的负极与差分信号断线检测电路的输出端连接;
所述B相二极管的负极与差分信号断线检测电路的输出端连接;
所述Z相二极管的负极与差分信号断线检测电路的输出端连接。
8.如权利要求7所述的增量式编码器断线检测电路,其特征在于:差分信号断线检测电路的输出端对地连接有滤波电容。
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