CN111693075B - 一种增量式编码器ic中绝对位置输出的方法 - Google Patents

一种增量式编码器ic中绝对位置输出的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法。可以实现在编码器上电工作时或控制端发送绝对位置请求时，复用增量式编码器的输出接口，从同一输出端口输出代表绝对值位置的脉冲信号，从而使计数设备获得输出位移变化量的绝对位置信息。该方法兼容增量式编码器的电机系统的输出方式，不需要额外的接口，节省成本；该方法不需要的额外位置变化，可以实时获取当前位置。本发明结构简单，占用面积小，不需要额外的接口，不需要的额外位置变化，不会增加电机系统成本，可应用于电机控制，电机传感等领域。

Description

一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体是涉及一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法。
背景技术
增量式编码器IC是将位移变化量转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小的专用集成电路。增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A、B、Z，其中A、B两个通道的信号一般是正交（相位相差90°）脉冲信号，而Z相是零脉冲信号。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。
增量式编码器缺点是无法输出位移变化量的绝对位置信息，当编码器不动或断电时，只能依靠计数设备的内部记忆来记住位置，此段时间编码器不能有任何的移动；当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，否则计数设备记忆的位置就会偏移。
解决这个问题的一种方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。比如打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机时需要来回移动找到参考零点，然后才能正常工作。 可见这种方法只适用于开机允许位置移动的应用场合，不能实时获取当前位置；另一方面，这种预先设置的少数参考点，在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。
解决这个问题的另一种方法是使用绝对值编码器，绝对值编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，可以实时获取当前位置，其输出一般为协议输出。由于绝对值编码器成本较高，这种方法适用于高价值的电机系统；另一方面，绝对值编码器输出接口与增量式编码器输出接口不兼容，不能解决存量增量式编码器的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，包括以下步骤：
步骤（1）：接收绝对位置请求信号，输出选择信号；
步骤（2）：根据选择信号，输出相应的选择输出信号；
步骤（3）：根据选择输出信号，产生输出位置信号脉冲并输出。
作为本发明进一步的方案，所述步骤（1）具体包括：
输入控制模块的输入端连接外部计数及控制IC发出的绝对位置请求信号，用于根据外部绝对位置请求信号输出选择信号。
作为本发明进一步的方案，所述步骤（2）具体包括：
模式选择模块根据从输入控制模块输入的选择信号，选择增量信号产生电路输出的增量信号或绝对值位置产生电路输出的绝对值信号，并输出信号。
作为本发明进一步的方案，所述步骤（3）具体包括：
输出驱动模块，根据从模式选择模块输入的信号，产生输出位置信号脉冲并输出。
作为本发明进一步的方案，编码器上电工作后，在输出端口先输出代表绝对值位置的脉冲信号，之后输出增量位置的信号。
作为本发明进一步的方案，在编码器IC正常工作并输出增量位置信号时，外部控制端发送绝对位置请求信号时，在同一输出端口输出代表绝对值位置的脉冲信号。
作为本发明进一步的方案，绝对值位置编码输出格式，采用1个IO口输出编码、2个IO口输出编码或3个IO口输出编码。
作为本发明进一步的方案，采用1个IO口输出编码：选取编码器输出A、B、Z中任意一个输出接口进行输出，输出脉冲个数与绝对位置值相关；采用2个IO口输出编码：选取编码器输出A、B、Z中任意两个输出接口进行输出，并且输出的两个脉冲90度正交，输出90度正交的脉冲组合，脉冲组合的个数与绝对位置值相关；采用3个IO口输出编码：采用3个IO口输出绝对值位置编码，输出120度正交的脉冲组合，脉冲组合的个数与绝对位置值相关。
本发明的有益效果：
1.本发明的提供的一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，解决现有技术中增量式编码器IC无法输出位移变化量的绝对位置信息、绝对值编码器输出接口与增量式编码器输出接口不兼容及绝对值编码器成本较高的问题。该编码器上电工作时或控制端发送绝对位置请求时，复用增量式编码器的输出接口，从同一输出端口输出代表绝对值位置的脉冲信号，从而使计数设备获得输出位移变化量的绝对位置信息。该方法兼容增量式编码器的电机系统的输出方式，不需要额外的接口，节省成本；该方法不需要的额外位置变化，可以实时获取当前位置。本发明结构简单，占用面积小，不需要额外的接口，不需要的额外位置变化，不会增加电机系统成本，可应用于电机控制，电机传感等领域。
2.本发明由于采用了兼容增量式编码器的电机系统的输出方式，不需要额外的接口，节省输出线缆，对现存增量式编码器有良好兼容性；由于可以输出代表绝对值位置的脉冲信号，从而使计数设备获得输出位移变化量的绝对位置信息，所以不需要的额外位置变化，可以实时获取当前位置；由于复用增量式编码器的输出接口，不会增加电机系统成本，具有成本优势。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明：
图1为本发明提供的系统架构图；
图2为本发明提供的在编码器上电工作后，先输出代表绝对值位置的脉冲信号，之后输出增量位置的信号特征时序图；
图3为本发明提供的在控制端发送绝对位置请求时，输出代表绝对值位置的脉冲信号特征时序图。
图4为本发明提供的采用1个IO口输出编码特征时序图。
图5为本发明提供的采用2个IO口输出编码特征时序图。
图6为本发明提供的采用3个IO口输出编码特征时序图。
具体实施方式：
下面将结合附图和有关知识对本发明作出进一步的说明，进行清楚、完整地描述，显然，所描述的电路图应用仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见图1-图6所示，一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，可以实现简化电路结构，减少额外接口，保持较好兼容性，减少额外位置变化。
具体方案为，本发明用于增量式编码器IC中绝对位置输出，包括：输入控制模块，模式选择模块，增量信号产生电路，绝对值位置产生电路和输出驱动模块；
其中，输入控制模块，其输入端连接外部计数及控制IC发出的控制信号，根据外部信号输出选择信号，并输入到模式选择模块的一个输入端，用以控制增量信号和绝对值信号的选择和输出；模式选择模块，用于根据输入控制模块的选择信号，增量信号产生电路输出的增量信号和绝对值位置产生电路输出的绝对值信号，产生2选一输出信号，并输入到输出驱动模块的一个输入端；增量信号产生电路，用于产生增量信号；绝对值位置产生电路，用于产生绝对值位置信号；输出驱动模块，根据从模式选择模块输入的2选一输出信号，产生并输出位置信号脉冲。
在本发明中，在编码器上电工作后，先输出代表绝对值位置的脉冲信号，之后输出增量位置的信号。在编码器正常工作并且输出增量位置信号时，若外部控制端发送绝对位置请求信号，从同一输出接口输出代表绝对值位置的脉冲信号。
其中，绝对值编码输出格式，有三种输出编码方式，可以采用1个IO口输出编码、2个IO口输出编码或3个IO口输出编码。具体为：采用1个IO口输出编码：选取A、B、Z中任意一个IO接口输出，输出脉冲的个数与绝对位置值相关。采用2个IO口输出编码：选取A、B、Z中任意两个IO接口输出，输出90度正交的脉冲组合，输出脉冲组合的个数与绝对位置值相关。采用3个IO口输出编码：选取全部3个输出IO，输出120度正交的脉冲组合，输出脉冲组合的个数与绝对位置值相关。
本发明由于采用了兼容增量式编码器的电机系统的输出方式，不需要额外的接口，节省输出线缆，对现存增量式编码器有良好兼容性；可以输出代表绝对值位置的脉冲信号，从而使计数设备获得输出位移变化量的绝对位置信息，所以不需要的额外位置变化，可以实时获取当前位置；由于复用增量式编码器的输出接口，不会增加电机系统成本，具有成本优势。
实施例1
参考图1，本发明提供的一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，其中系统架构，包括：输入控制模块，模式选择模块，增量信号产生模块，绝对值位置产生电路和输出驱动模块。输入控制模块的输入端接外部计数及控制IC的控制信号，根据输入的控制信号，产生模式控制信号，输出端与模式选择模块相连。模式选择模块的输入端连接至输入控制模块的输出端，在接受来自输入控制模块的信号选择控制信号后，选择增量信号或者绝对值位置脉冲信号，再将选择后的2选一信号输出至输出驱动模块。增量信号产生模块是增量式编码IC的核心模块，用于产生增量信号输出到模式选择模块。绝对值位置产生电路用于产生绝对值位置脉冲信号并输出至模式选择模块。输出驱动模块的输入端连接至模式选择模块的输出端，根据输入为增量信号或绝对值位置脉冲信号，输出驱动模块产生编码器输出，根据选择不同的输出方式，将其从IO口进行输出。
实施例2
参考图2，本发明提供了编码器上电工作后，先输出代表绝对值位置的脉冲信号，之后输出增量位置的信号特征时序图。在电源上电之后，经过一段时间的上电延迟后，模式选择模块选择绝对值位置编码脉冲作为输出信号，输出驱动模块产生绝对值编码输出并输出，并保持一段时间，这段时间为上电绝对值编码输出时间。在绝对值编码输出之后，模式选择模块则会选择增量信号作为输出，输出驱动模块产生增量编码器输出并从同一IO接口输出，此时称为增量编码输出时间。
实施例3
参考图3，本发明也提供了编码器在工作中，增量编码器输出时，由外部控制模块发出绝对位置请求，从同一接口输出绝对位置信号的信号特征时序图。在增量式编码IC经过图2的上电和信号输出后，处于正常工作时，增量式编码器正常输出增量信号，这时外部计数和控制IC可以向增量编码器IC发出绝对位置请求信号，输入控制模块在接收到绝对位置请求信号后，产生选择信号并输入到模式选择模块，模式选择模块在接收到选择信号后，将输出的信号调整为绝对值位置信号，经过输出驱动模块驱动后从同一接口输出，产生如图3中A、B、Z接口输出的绝对值位置编码。在外部计数和控制IC将控制使能拉低后，输入控制模块改变选择信号，模式选择模块在接收到新的选择信号后，将输出的信号调整为增量信号，经过输出驱动模块驱动后从同一接口输出，产生如图3中A、B、Z接口输出的增量位置编码。外部计数和控制IC将控制使能置高的这段时间称之为绝对值编码输出时间。
绝对值位置编码输出有多种格式，增量式编码IC复用接口输出绝对值位置编码时可以采用1个IO口输出编码、2个IO口输出编码或3个IO口输出编码。
实施例4
参考图4，本发明提供了增量式编码IC复用接口输出绝对值位置编码时采用1个IO口输出编码的一种典型应用的特征时序图。采用1个IO口输出绝对值位置编码时，选取编码器输出A、B、Z中任意一个输出接口进行输出，图4中选取编码器输出A接口进行输出，这时输出脉冲个数与绝对值位置编码的值相关。
实施例5
参考图5，本发明提供了增量式编码IC复用接口输出绝对值位置编码时采用2个IO口输出编码的一种典型应用的特征时序图。采用2个IO口输出绝对值位置编码时，选取编码器输出A、B、Z中任意两个输出接口进行输出，并且输出的两个脉冲90度正交，图5中选取编码器输出A、B接口输出两个相位相差90度的脉冲信号，这时输出脉冲组合的个数与绝对值位置编码的值相关。
实施例6
参考图6，本发明提供了增量式编码IC复用接口输出绝对值位置编码时采用3个IO口输出编码的一种典型应用的特征时序图。采用3个IO口输出绝对值位置编码时，编码器输出A、B、Z中所有输出接口同时进行输出，并且输出三个120度正交的脉冲组合，这时三个输出脉冲组合的个数与绝对值位置编码的值相关。
综上，本发明一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，该方法兼容采用增量式编码器的电机系统的输出方式，不需要额外的接口，节省输出线缆，对现存增量式编码器有良好的兼容性；该方法在上电后，编码器IC自动使用复用的省线模式输出一次绝对位置信息编码；该方法不需要的额外位置变化，在控制端发送绝对位置请求时，编码器IC使用复用的省线模式输出绝对位置信息编码，实时获取当前位置；该方法不会增加电机系统成本，具有成本优势。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：接收绝对位置请求信号，输出选择信号；
步骤(2)：根据选择信号，输出相应的选择输出信号；
步骤(3)：根据选择输出信号，产生输出位置信号脉冲并输出，编码器上电工作后，在输出端口先输出代表绝对值位置的脉冲信号，之后输出增量位置的信号，绝对值位置编码输出格式，采用2个IO口输出编码或3个IO口输出编码，采用2个IO口输出编码：选取编码器输出A、B、Z中任意两个输出接口进行输出，并且输出的两个脉冲90度正交，输出90度正交的脉冲组合，脉冲组合的个数与绝对位置值相关；采用3个IO口输出编码：采用3个IO口输出绝对值位置编码，输出120度正交的脉冲组合，脉冲组合的个数与绝对位置值相关。
2.如权利要求1所述的一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：输入控制模块的输入端连接外部计数及控制IC发出的绝对位置请求信号，用于根据外部绝对位置请求信号输出选择信号。
3.如权利要求2所述的一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：模式选择模块根据从输入控制模块输入的选择信号，选择增量信号产生电路输出的增量信号或绝对值位置产生电路输出的绝对值信号，并输出信号。
4.如权利要求3所述的一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：输出驱动模块，根据从模式选择模块输入的信号，产生输出位置信号脉冲并输出。
5.如权利要求4所述的一种增量式编码器IC中绝对位置输出的方法，其特征在于，在编码器IC正常工作并输出增量位置信号时，外部控制端发送绝对位置请求信号时，在同一输出端口输出代表绝对值位置的脉冲信号。
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