CN109355821A - 一种隔离传输电路及隔离编码器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隔离传输电路及隔离编码器系统，用以解决雷雨季节，缝纫机失效的问题。所述隔离传输电路包括高速光耦模块，用于隔离传输光电编码器的第一信号和第二信号至DSP主控单元；低速光耦模块，用于隔离传输所述光电编码器的第三信号至DSP主控单元。所述隔离编码器系统包括：隔离多路电源，光电编码器，隔离传输电路及DSP主控单元，用于实时采集和计算所述光电编码器发送的信号。本发明采用全隔离的方式，提高缝纫机的控制器的抗雷击性能，降低缝纫机失效的几率。

Description

一种隔离传输电路及隔离编码器系统
技术领域
本发明涉及缝纫机控制技术领域，尤其涉及一种隔离传输电路及隔离编码器系统。
背景技术
缝纫机是用一根或多根缝纫线，在缝料上形成一种或多种线迹，使一层或多层缝料交织或缝合起来的机器。随着技术的发展以及对缝制的要求越来越高，对缝纫机的控制精度和辅助功能也提出了新的更高要求，因此引入了很多电子元器件以及电控系统，比如光电编码器，用于检测电机位置，应用在缝纫机中高端机型上越来越多，然而采用光电编码器来检测电机位置仍存在以下几个问题：
(1)雷雨季节，光电编码器呈现出明显的区域性失效特征，有严重的控制器单片机或者功率电路器件也有失效。
(2)对整机测试雷击浪涌时发现，在共模2.5KV以上时，编码器和光栅片存在的打火现象，有时会烧毁光电编码器和单片机。
(3)缝制设备使用环境无法避免各种布料毛屑，产生的静电也可能通过光电编码器到达主控板上，危害电控的安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题目的在于提供一种隔离传输电路及隔离编码器系统，用以解决雷雨季节，缝纫机失效的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种隔离传输电路，包括：
高速光耦模块，用于隔离传输光电编码器的第一信号和第二信号至DSP主控单元；
低速光耦模块，用于隔离传输所述光电编码器的第三信号至DSP主控单元。
上述方案中，所述高速光耦模块由第一电阻、第二电阻、第四电阻、第五电阻及双通道高速光耦组成；
所述双通道高速光耦第一端接第二电源，所述第一电阻的一端连接第一输入信号，所述第一电阻的另一端连接所述双通道高速光耦的第二端；所述第二电阻的一端连接第二输入信号，所述第二电阻的另一端连接所述双通道高速光耦的第三端；所述双通道高速光耦第四端接数字地，所述双通道高速光耦的第七端连接所述第四电阻的一端后连接DSP主控单元，所述双通道高速光耦的第六端连接所述第五电阻的一端后连接DSP主控单元；所述第四电阻的另一端并接所述双通道高速光耦的第八端和所述第五电阻的另一端后连接第一电源；所述双通道高速光耦的第五端接信号地。
数字地也叫逻辑地，是各种开关量(数字量)信号的零电位，本申请是数字处理芯片DSP的地；信号地通常为传感器的地，本申请指光电编码器信号的地。
上述方案中，所述低速光耦模块由第三电阻、第六电阻及低速光耦组成；
所述第三电阻的一端连接第三输入信号、所述第三电阻的另一端连接所述低速光耦的第二端；所述低速光耦的第一端连接第二电源，所述低速光耦的第四端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接第一电源，所述低速光耦的第四端连接DSP主控单元，所述低速光耦的第三端接地。
一种隔离编码器系统，包括：
隔离多路电源，包括第一电源和第二电源，用于产生两路不共地的的隔离电源；
光电编码器，与所述隔离多路电源连接，用于通过电机转动得到多路信号；
隔离传输电路，与所述光电编码器连接，，所述隔离传输电路为上述方案中任一项的隔离传输电路，用于通过两路电源给电路供电；
DSP主控单元，与所述隔离传输电路和所述隔离多路电源连接，用于实时采集和计算所述光电编码器发送的信号。
上述方案中，所述隔离多路电源与所述DSP主控单元通过第一电源连接。
上述方案中，所述隔离多路电源与所述光电编码器通过第二电源连接。
上述方案中，所述隔离多路电源通过变压器产生多路不共地的隔离电源。
上述方案中，所述光电编码器安装在电机内部的罩壳上。
上述方案中，所述电机转动后得到一组高速正交信号和低速信号。
本发明与传统的技术相比，有如下优点：
1、本发明的隔离编码器系统采用全隔离的方式，将光电编码器和DSP主控单元隔开，能够提高控制器的抗雷击性能，降低雷雨天气光电编码器失效的发生几率，杜绝了雷击导致DSP主控单元失效的可能。
2、隔离的传输特性也提升了电控的抗静电能力，避免毛屑静电击伤控制器，很大程度降低了维修成本。
3、本发明的核心都在控制器上，不会带来安装问题。
附图说明
图1为本发明一实施例中隔离传输电路的结构示意图；
图2为本发明另一实施例中隔离编码器系统的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明采用隔离传输电路和包含隔离传输电路的隔离编码器系统，目的是采用全隔离的方式，使光电编码器和DSP主控各单元没有直接的电气关系。当发生雷击时，无法形成直接的放电回路，从而减小失效几率。
请参阅图1，为本发明一实施例中隔离传输电路的结构示意图。
一种隔离传输电路，其特征在于，包括：
高速光耦模块100，用于隔离传输光电编码器的第一信号和第二信号至DSP主控单元；
低速光耦模块200，用于隔离传输所述光电编码器的第三信号至DSP主控单元。
其中，所述高速光耦模块100由第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5及双通道高速光耦U2组成；
所述双通道高速光耦U2第一端接第二电源VCC2，所述第一电阻R1的一端连接第一输入信号Ain、所述第一电阻R1的另一端连接所述双通道高速光耦U2的第二端；所述第二电阻R2的一端连接第二输入信号Bin、所述第二电阻R2的另一端连接所述双通道高速光耦U2的第三端；所述双通道高速光耦第四端接数字地，所述双通道高速光耦U2的第七端连接所述第四电阻R4的一端后连接DSP主控单元、所述双通道高速光耦U2的第六端连接所述第五电阻R5的一端后连接DSP主控单元；所述第四电阻R4的另一端并接所述双通道高速光耦U2的第八端和所述第五电阻R5的另一端后连接第一电源VCC1；所述双通道高速光耦U2的第五端接信号地。
所述低速光耦模块200由第三电阻R3、第六电阻R6及低速光耦U1组成；
所述第三电阻R3的一端连接第三输入信号Zin、所述第三电阻R3的另一端连接所述低速光耦U1的第二端；所述低速光耦U1的第一端连接第二电源VCC2、所述低速光耦U1的第四端连接所述第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端连接第一电源VCC1，所述低速光耦U1的第四端连接DSP主控单元，所述低速光耦U1的第三端接地。
具体的，对于720线的伺服电机，电机每转一圈产生一个Z信号，3500RPM条件下，Z信号的频率是58.3Hz，A\B信号的频率是42KHz。处于成本考虑，Z信号用低速光耦U1，A\B信号用双通道高速光耦U2传输。
参见图1，需要两路电源给该隔离传输电路供电，光电编码器的供电电源为第二电源VCC2(L5V)，DSP主控单元的供电电源为VCC1(D3.3V)，保证两个部分的电源隔离开，不受干扰。当前量产的机型，光电编码器的地和零火线整流滤波后的参考地是同一个地。当发生共模雷击(L-N-PE)时，光栅片通过机头接PE，它会和光电编码器上的光耦构成空间上的放电回路，使光电编码器或者DSP失效。而本发明让光电编码器和DSP主控单元没有直接电气联系，因此降低了空间放电几率，同时杜绝DSP主控板失效的可能。
光电编码器发出的第一信号Ain/第二信号Bin经过双通道高速光耦U2后送至DSP主控单元，双通道高速光耦U2型号可选PC4D10；光电编码器发出的第三信号Zin信号经过低速光耦U1后送至DSP主控单元，低速光耦U1型号可选EL357NC。
第一电阻R1/第二电阻R2/第三电阻R3分别为光电编码器输入信号的限流电阻，取510R/0603；第四电阻R4/第五电阻R5/第六电阻R6为输出信号的上拉电阻，取330R/0603。
本实施例通过隔离传输电路，需要第一电源VCC1和第二电源VCC2同时供电，使第一电源VCC1与DSP主控单元连接，第二单元VCC2与光电编码器连接，保证两个部分的电源隔离开不受干扰，让光电编码器和DSP主控单元没有直接电气联系，因此，降低了空间放电几率，同时杜绝DSP主控单元失效的可能。
本实施例的光电编码器可以换成磁电编码器，因为它是模拟信号，需同时将数字光耦换成线性光耦。
请参阅图2，为本发明另一实施例中隔离编码器系统的结构示意图。
所述一种隔离编码器系统，包括：
隔离多路电源10，包括第一电源VCC1和第二电源VCC2，用于产生两路不共地的的隔离电源；
光电编码器20，与所述隔离多路电源10连接，用于通过电机转动得到多路信号；
隔离传输电路30，与所述光电编码器20连接，所述隔离传输电路30为上述方案中任一项的隔离传输电路，用于通过两路电源给电路供电；
DSP主控单元40，与所述隔离传输电路30和所述隔离多路电源10连接，用于实时采集和计算所述光电编码器发送的信号。
其中，所述隔离多路电源10与所述DSP主控单元40通过第一电源VCC1连接。
所述隔离多路电源10与所述光电编码器20通过第二电源VCC2连接。
所述隔离多路电源10通过变压器产生多路不共地的隔离电源。
所述光电编码器20安装在电机内部的罩壳上。所述电机转动后得到一组高速正交信号和低速信号。
具体的，隔离多路电源10内部由变压器产生两路不共地的隔离电源，分别给DSP主控单元40和光电编码器20供电。
光电编码器20安装在电机内部的罩壳上，电机转动后得到A/B/Z三路信号，其中A/B是一组高速的正交信号，Z信号是低速信号。
隔离传输电路30是本发明实施例的核心，它需要第一电源VCC1和第二电源VCC2同时供电，它包含一个低速光耦U1、一个双通道的高速光耦U2。具体电路图见上述方案。
DSP主控单元40实时采集和计算光电编码器发送来的A/B/Z信号。
本发明实施例采用全隔离的方式，将光电编码器和DSP主控单元的电气隔离开，能够提高控制器的抗雷击性能，降低雷雨天气光电编码器失效的发生几率，杜绝了雷击导致DSP主控单元失效的可能。
隔离的传输特性也提升了电控的抗静电能力，避免毛屑静电击伤控制器。很大程度降低了维修成本。
并且本发明实施例的核心都在控制器上，不会带来安装问题。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种隔离传输电路，其特征在于，包括：
高速光耦模块，用于隔离传输光电编码器的第一信号和第二信号至DSP主控单元；
低速光耦模块，用于隔离传输所述光电编码器的第三信号至DSP主控单元。
2.根据权利要求1所述的隔离传输电路，其特征在于，所述高速光耦模块由第一电阻、第二电阻、第四电阻、第五电阻及双通道高速光耦组成；
所述双通道高速光耦第一端接第二电源，所述第一电阻的一端连接第一输入信号，所述第一电阻的另一端连接所述双通道高速光耦的第二端；所述第二电阻的一端连接第二输入信号，所述第二电阻的另一端连接所述双通道高速光耦的第三端；所述双通道高速光耦第四端接数字地，所述双通道高速光耦的第七端连接所述第四电阻的一端后连接DSP主控单元，所述双通道高速光耦的第六端连接所述第五电阻的一端后连接DSP主控单元；所述第四电阻的另一端并接所述双通道高速光耦的第八端和所述第五电阻的另一端后连接第一电源；所述双通道高速光耦的第五端接信号地。
3.根据权利要求1所述的隔离传输电路，其特征在于，所述低速光耦模块由第三电阻、第六电阻及低速光耦组成；
所述第三电阻的一端连接第三输入信号、所述第三电阻的另一端连接所述低速光耦的第二端；所述低速光耦的第一端连接第二电源，所述低速光耦的第四端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接第一电源，所述低速光耦的第四端连接DSP主控单元，所述低速光耦的第三端接地。
4.一种隔离编码器系统，其特征在于，包括：
隔离多路电源，包括第一电源和第二电源，用于产生两路不共地的隔离电源；
光电编码器，与所述隔离多路电源连接，用于通过电机转动得到多路信号；
隔离传输电路，与所述光电编码器连接，所述隔离传输电路为上述权利要求1～8中任一项的隔离传输电路，用于通过两路电源给电路供电；
DSP主控单元，与所述隔离传输电路和所述隔离多路电源连接，用于实时采集和计算所述光电编码器发送的信号。
5.根据权利要求4所述的隔离编码器系统，其特征在于，所述隔离多路电源与所述DSP主控单元通过第一电源连接。
6.根据权利要求4所述的隔离编码器系统，其特征在于，所述隔离多路电源与所述光电编码器通过第二电源连接。
7.根据权利要求4所述的隔离编码器系统，其特征在于，所述隔离多路电源通过变压器产生多路不共地的隔离电源。
8.根据权利要求4所述的隔离编码器系统，其特征在于，所述光电编码器安装在电机内部的罩壳上。
9.根据权利要求8所述的隔离编码器系统，其特征在于，所述电机转动后得到一组高速正交信号和低速信号。
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