CN108628210A - 增量式编码器转速信号模拟装置及其模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转速信号模拟装置领域，确切的说，涉及增量式编码器转速信号模拟装置及其模拟方法，初始化完毕后读取E²PROM存储器的默认参数和模拟转速区间的上限值和下限值，判断是否为需要模拟参数，若不是重新设置；然后进行模拟转速信号的启动控制，单片机读取数字频率合成器输出的脉冲信号并进行计数，当计数值达到设定值时，单片机输出Z相信号为高电平，高电平输出时间达到规定值时，Z相信号输出为低电平；程序循环进行上述操作输出模拟转速信号。本发明可以在对高速旋转设备的控制器开发调试过程中避免因启动高速旋转的机械设备对工作人员人身安全造成威胁，提高开发调试过程的效率和安全性，操作简单方便。

Description

增量式编码器转速信号模拟装置及其模拟方法

技术领域

本发明涉及转速信号模拟装置领域，确切的说，涉及增量式编码器转速信号模拟装置及其模拟方法。

背景技术

随着工业技术的发展，在工业现场自动化设备的应用也越来越广泛，很多设备需要利用增量式编码器进行转速的测量。增量式编码器通过与旋转机械设备的旋转机构同轴相连，机械设备旋转时，编码器输出脉冲信号实现转速的测量。

在对旋转机械设备的控制器进行开发调试时，需要采集旋转机械设备的转速。如果直接利用旋转机械设备的转速信号对控制器进行开发调试，调试过程中，高速旋转的机械设备对现场调试人员的人身安全具有一定的危险性，同时由于开发调试过程的不确定性，易造成旋转机械设备的损坏。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一发明目的是提供一种增量式编码器转速信号模拟装置及其模拟方法，避免因在调试过程中启动高速旋转的机械设备对工作人员人身安全造成威胁，同时确保机械设备的运行安全。通过采用转速信号的模拟方法及装置进行开发调试时的转速信号采集，可以提高开发调试过程的安全性。

具体地，采用了如下的技术方案：

增量式编码器转速信号模拟装置，主要包括：单片机、数字频率合成器、触摸屏、E²PROM存储器、按键、带按键手动旋转编码开关、光电隔离器件、电源；

所述的单片机为主控制单元；

所述的数字频率合成器输出端口与单片机IO接口相连，数字频率合成器用于接收单片机发来的频率控制信号，并产生对应频率的正交脉冲信号A相信号、B相信号，单片机通过IO接口对正交脉冲信号A相、B相进行计数并输出Z相信号，达到设定值时，Z相信号输出高电平，之后输出低电平；

所述的触摸屏与单片机IO接口相连，用于输入所模拟增量式编码器的参数、所模拟转速区间的上限值与下限值、模拟转速值的手动调节与自动调节方式设置、转速自动调节时的转速变化步长以及显示当前模拟转速信息；

所述的E²PROM存储器通过I²C总线与单片机IO接口相连，用于保存当前所设置的增量式编码器参数及模拟转速区间的上限值与下限值；

所述的按键与单片机的IO接口相连，用于设置模拟转速的正转与反转信号；

所述的带按键手动旋转编码开关与单片机的IO接口相连，用于手动调节模拟转速方式时模拟转速值的手动调节，所带的按键用于控制模拟转速信号的启动与停止；

所述光电隔离器件与数字频率合成器输出正交脉冲信号的A相端口、B相端口及单片机输出复位信号的Z相端口相连，用于模拟转速输出信号与负载之间的隔离输出；

所述的电源与各器件的电源端相连，用于装置的供电。

该增量式编码器转速信号模拟装置的模拟方法，包括以下步骤：

开机后首先对单片机的中断系统、数字频率合成器、IO接口进行初始化；

初始化完毕后读取E²PROM存储器的默认参数和模拟转速区间的上限值和下限值，判断是否为需要模拟的编码器参数及转速区间上限值与下限值，若不是，通过触摸屏重新设置编码器参数值及模拟转速区间上限值与下限值，设置结束后存储到E²PROM存储器中作为下一次开机使用时的默认参数；

设置模拟转速的方向为正转或反转；

设置模拟转速的调节方式，根据需要设置为手动调节或自动调节方式，若设置为自动调节方式，通过触摸屏设置转速自动增大或转速自动减小以及变化的步长大小，若设置为手动调节方式时，通过带按键的旋转编码开关输入信号实现模拟转速增加或减小的手动调节；

当模拟转速发生改变时，单片机重新对数字频率合成器产生正交脉冲信号的频率进行计算并重新设置数字频率合成器的输出频率；

单片机通过读取正转反转控制按键信号确定当前模拟转速输出正转信号或反转信号；

参数设置完毕后，利用带按键的旋转编码开关的按键进行模拟转速信号的启动控制，启动后，数字频率合成器输出对应频率的正交脉冲信号，单片机通过IO接口读取数字频率合成器输出的脉冲信号并进行计数，当计数值达到设定值时，单片机输出Z相信号为高电平，高电平输出时间达到规定值时，Z相信号输出为低电平；

程序循环进行上述操作输出模拟转速信号。

本发明的有益效果是：通过增量式编码器转速信号模拟方法，可以在对高速旋转设备的控制器开发调试过程中避免因启动高速旋转的机械设备对工作人员人身安全造成威胁，提高开发调试过程的效率和安全性，操作简单方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1本发明增量式编码器转速信号模拟装置的结构框图；

图2本发明增量式编码器转速信号模拟方法的工作过程流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种增量式编码器转速信号模拟方法及其装置进行详细说明：

如图1所示，增量式编码器转速信号模拟装置，主要包括：单片机、数字频率合成器、触摸屏、E²PROM存储器、按键、带按键手动旋转编码开关、光电隔离器件、电源。所述的单片机为主控制单元；所述的数字频率合成器与单片机相连，数字频率合成器输出端口与单片机IO接口相连，数字频率合成器用于接收单片机发来的频率控制信号，并产生对应频率的正交脉冲信号A相信号、B相信号，单片机通过IO接口对正交脉冲信号A相、B相进行计数并输出Z相信号，达到设定值时，Z相信号输出高电平，之后输出低电平；所述的触摸屏与单片机IO接口相连，用于输入所模拟增量式编码器的参数、所模拟转速区间的上限值与下限值、模拟转速值的手动调节与自动调节方式设置、转速自动调节时的转速变化步长以及显示当前模拟转速信息；所述的E²PROM存储器通过I²C总线与单片机IO接口相连，用于保存当前所设置的增量式编码器参数及模拟转速区间的上限值与下限值；所述的按键与单片机的IO接口相连，用于设置模拟转速的正转与反转信号；所述的带按键手动旋转编码开关与单片机的IO接口相连，用于手动调节模拟转速方式时模拟转速值的手动调节，按键用于控制模拟转速信号的启动与停止；所述光电隔离器件与数字频率合成器输出正交脉冲信号的A相端口、B相端口及单片机输出复位信号的Z相端口相连，用于模拟转速输出信号与负载之间的隔离输出；所述的电源与各器件的电源端相连，用于装置的供电。

该增量式编码器转速信号模拟装置的模拟方法，如图2所示，开机后首先对单片机的中断系统、数字频率合成器、IO接口进行初始化，初始化完毕后读取E²PROM存储器的默认参数和模拟转速区间的上限值和下限值，判断是否为需要模拟的编码器参数及转速区间上限值与下限值，若不是，通过触摸屏重新设置编码器参数值及模拟转速区间上限值与下限值，设置结束后存储到E²PROM存储器中作为下一次开机使用时的默认参数；设置模拟转速的方向为正转或反转；设置模拟转速的调节方式，根据需要设置为手动调节或自动调节方式，若设置为自动调节方式，通过触摸屏设置转速自动增大或转速自动减小以及变化的步长大小，若设置为手动调节方式时，通过带按键的旋转编码开关输入信号实现模拟转速增加或减小的手动调节；当模拟转速发生改变时，单片机重新对数字频率合成器产生正交脉冲信号的频率进行计算并重新设置数字频率合成器的输出频率；单片机通过读取正转反转控制按键信号确定当前模拟转速输出正转信号或反转信号；参数设置完毕后，利用带按键的旋转编码开关的按键进行模拟转速信号的启动控制，启动后，数字频率合成器输出对应频率的正交脉冲信号，单片机通过IO接口读取数字频率合成器输出的脉冲信号并进行计数，当计数值达到设定值时，单片机输出Z相信号为高电平，高电平输出时间达到规定值时，Z相信号输出为低电平。程序循环进行上述操作输出模拟转速信号。

增量式编码器转速信号模拟方法，运行流程包括：

步骤S1，开始；

步骤S2，控制单元读取默认编码器参数；

步骤S3，控制单元判断是否选择默认编码器参数；

步骤S4，若是，则进行步骤S6，若否，则进行步骤S5；

步骤S5，控制单元接收重新设置的编码器参数和模拟转速区间的上限值与下限值；

步骤S6，控制单元接收正反转控制信号；

步骤S7，控制单元接收转速信号；

步骤S8，控制单元产生正交脉冲信号和复位信号模拟增量式编码器输出转速信号；

步骤S9，若对转速进行了改变，则进行步骤S7。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.增量式编码器转速信号模拟装置，其特征在于，主要包括：单片机、数字频率合成器、触摸屏、E²PROM存储器、按键、带按键手动旋转编码开关、光电隔离器件、电源；

所述的单片机为主控制单元；

所述的数字频率合成器输出端口与单片机IO接口相连，数字频率合成器用于接收单片机发来的频率控制信号，并产生对应频率的正交脉冲信号A相信号、B相信号，单片机通过IO接口对正交脉冲信号A相、B相进行计数并输出Z相信号，达到设定值时，Z相信号输出高电平，之后输出低电平；

所述的触摸屏与单片机IO接口相连，用于输入所模拟增量式编码器的参数、所模拟转速区间的上限值与下限值、模拟转速值的手动调节与自动调节方式设置、转速自动调节时的转速变化步长以及显示当前模拟转速信息；

所述的E²PROM存储器通过I²C总线与单片机IO接口相连，用于保存当前所设置的增量式编码器参数及模拟转速区间的上限值与下限值；

所述的按键与单片机的IO接口相连，用于设置模拟转速的正转与反转信号；

所述的带按键手动旋转编码开关与单片机的IO接口相连，用于手动调节模拟转速方式时模拟转速值的手动调节，所带的按键用于控制模拟转速信号的启动与停止；

所述光电隔离器件与数字频率合成器输出正交脉冲信号的A相端口、B相端口及单片机输出复位信号的Z相端口相连，用于模拟转速输出信号与负载之间的隔离输出；

所述的电源与各器件的电源端相连，用于装置的供电。

2.根据权要求1所述的增量式编码器转速信号模拟装置的模拟方法，包括以下步骤：

开机后首先对单片机的中断系统、数字频率合成器、IO接口进行初始化；

初始化完毕后读取E²PROM存储器的默认参数和模拟转速区间的上限值和下限值，判断是否为需要模拟的编码器参数及转速区间上限值与下限值，若不是，通过触摸屏重新设置编码器参数值及模拟转速区间上限值与下限值，设置结束后存储到E²PROM存储器中作为下一次开机使用时的默认参数；

设置模拟转速的方向为正转或反转；

设置模拟转速的调节方式，根据需要设置为手动调节或自动调节方式，若设置为自动调节方式，通过触摸屏设置转速自动增大或转速自动减小以及变化的步长大小，若设置为手动调节方式时，通过带按键的旋转编码开关输入信号实现模拟转速增加或减小的手动调节；

当模拟转速发生改变时，单片机重新对数字频率合成器产生正交脉冲信号的频率进行计算并重新设置数字频率合成器的输出频率；

单片机通过读取正转反转控制按键信号确定当前模拟转速输出正转信号或反转信号；

参数设置完毕后，利用带按键的旋转编码开关的按键进行模拟转速信号的启动控制，启动后，数字频率合成器输出对应频率的正交脉冲信号，单片机通过IO接口读取数字频率合成器输出的脉冲信号并进行计数，当计数值达到设定值时，单片机输出Z相信号为高电平，高电平输出时间达到规定值时，Z相信号输出为低电平；

程序循环进行上述操作输出模拟转速信号。