CN1963529A - 用来获取编码器速度信息的电子装置及其方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于获取编码器速度信息的电子装置、以及用于实现其的方法，其中，该电子装置包括：编码器，其用电子方式输出与驱动速度相对应的编码器信号；处理器单元，其基于编码器的分辨率而输出预设间隔计数值；以及集成电路单元，其使用编码器信号和间隔计数值而输出用于计算速度信息的中断计数值。通过以此方式获取编码器速度信息，可改善控制性能。

Description

用来获取编码器速度信息的电子装置及其方法

技术领域

本发明涉及用于获取编码速度信息的电子装置、及其方法。更具体地，本发明涉及用于利用从使用编码器的电子装置中的编码器输出的编码器信号来获取速度控制所需的编码速度信息的电子装置、以及用于获取其速度信息的方法。

背景技术

通常，编码器是检测马达的驱动速度、并将其作为电信号输出的装置。可根据电子装置的类型来使用线性编码器或轮编码器(wheel encoder)。从编码器生成与通道(channel)A和B相对应的脉冲信号。随后，可使用与通道A和B相对应的脉冲信号来获取马达的驱动速度。

图1是用于图解用于获取速度信息的传统方法的图。

参照图1，从编码器输出的编码器信号是与通道A和B相对应、且具有相同的周期和90度的相位差的电子脉冲信号。图1中的“位置”表示作为编码器上的实际距离的缝隙(slit)的位置信息。

在相关技术中，将从与通道A或B相对应的编码器信号的下降沿或上升沿到下一个下降沿或上升沿而计数的时钟信号的数目存储在特定寄存器中。当其后生成再下一个下降沿或上升沿时，再次对时钟信号的数目进行计数，由此更新特定寄存器中的值。

根据编码器信号的下降沿或上升沿生成发射器中断信号。提供特定寄存器中的更新的值，作为发射器中断例程的控制所需的速度信息。更具体地，参照图1，第一计数值(count1)用于速度信息，被更新的第二计数值(count2)接下来用于速度信息，而进一步被更新的第三计数值(count3)再接下来用于速度信息，等等。

近来，已将多种功能添加到使用编码器的电子装置中，施加到主处理器的负载增大，并且，编码器的配置复杂度也增大。这样，生成发射器中断的频率增大，由此，在获取速度信息时产生潜在的误差。因而，可能利用不精确的速度信息来控制电子装置，由此，恶化了控制性能。

因而，存在对于有效率且高效地减小在获取速度信息时产生的误差的系统和方法的需要。

发明内容

本发明的实施例的一个方面在于，基本上解决至少以上问题和/或缺点，并提供至少下述优点。因而，本发明的实施例的一个方面在于，提供用于获取速度信息的电子装置以及用于其的方法，其能够通过控制生成中断的时间间隔，而减小在获取速度信息时产生的误差，以由此改善其控制性能。

为了实现本发明的实施例的上述方面，提供了一种电子装置，其包括：编码器，其用电子方式输出与驱动速度相对应的编码器信号；处理器单元，其基于编码器的分辨率而输出预设间隔计数值；以及集成电路单元，其使用编码器信号和间隔计数值而输出用于计算信息的中断计数值。

该集成电路单元包括：间隔计数值存储单元，其存储间隔计数值；编码器信号存储单元，其使用编码器信号而对实际的移动距离进行计数，并输出编码器计数值；比较单元，作为间隔计数值与编码器计数值之间的比较的结果，其在间隔计数值与编码器计数值基本上对应时生成中断信号；以及中断信号计数器单元，其通过作为时钟信号的数目对中断信号和先前的中断信号之间的间隔进行计数，而生成中断计数值，并由此更新先前存储的中断计数值。

该处理器单元包括速度信息获取单元，其使用下面的等式(1)来获取速度信息，

V＝(N*S)/(C*T)    (1)

其中，“V”表示当前速度信息，“N”表示间隔计数值，“S”表示每编码器100的计数的位移值，“C”表示中断计数值，并且，“T”表示每时钟信号的经过时间。

该速度信息获取单元根据处理器单元的操作状态而可变地输出间隔计数值。

根据本发明的实施例的另一个方面，提供了用于获取编码器的速度信息的方法，其包括：用电子方式输出与驱动速度相对应的编码器信号；基于输出编码器信号的编码器的分辨率而输出预设间隔计数值；以及使用编码器信号和间隔计数值而输出用于计算信息的中断计数值。

输出预设间隔计数值的步骤还包括：使用下面重复的等式(1)来获取速度信息，

V＝(N*S)/(C*T)    (1)

其中，“V”表示当前速度信息，“N”表示间隔计数值，“S”表示每编码器100的计数的位移值，“C”表示中断计数值，并且，“T”表示每时钟信号的经过时间。

获取速度信息的步骤根据处理器单元的操作状态而可变地输出间隔计数值。

附图说明

通过参照附图来详细地描述本发明的示范实施例，本发明的实施例的以上方面和其它特征将变得更为清楚，其中：

图1是用于图解用于获取速度信息的传统方法的图；

图2是示出根据本发明的实施例的示范电子装置的结构的框图；

图3是用于图解根据本发明的实施例的、用于获取速度信息的示范方法的图；以及

图4是用于说明根据本发明的实施例的、用于获取速度信息的示范方法的流程图。

在所有附图中，相同的附图标记将被理解为表示相同的部分、部件和结构。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细地描述本发明的示范实施例。

在下面的描述中，即使在不同的图中，相同的附图标记也用于相同的元件。提供在描述中定义的诸如详细构造和元件描述的内容，以帮助对本发明的实施例的综合理解。并且，不详细描述公知的功能或构造，这是由于，它们会将本发明混淆到不必要的细节中。

图2是示出根据本发明的实施例的示范电子装置的结构的框图。

参照图2，根据本发明的示范实施例的电子装置包括编码器100、集成电路单元120、以及处理器单元140。

编码器100传送通过在膜带(film strip)或转动轮上形成的缝隙而从光源投射的光，由此将该光转换为电信号，并输出该电信号。下文中，将把从编码器100输出的电信号称为“编码器信号”。编码器信号包括具有相同的周期和90度的相位差的两个脉冲信号。

集成电路单元120生成用于针对编码器信号而计算速度信息的中断计数值。集成电路单元120包括间隔计数值存储单元121、编码器信号计数器单元123、比较单元125、以及中断信号计数器单元127。

间隔计数值存储单元121存储从在下面更详细描述的处理器单元140输出的间隔计数值。这里，用户根据编码器100的分辨率、以及处理器单元140的性能，适当地设置间隔计数值。更具体地，通过移动距离(即，编码器100上的缝隙的位移值)而预测并设置间隔计数值。

编码器信号计数器单元123使用从编码器100输出的编码器信号而生成编码器计数值，即实际计数的、编码器100上的缝隙的移动距离。

比较单元125将间隔计数值与编码器计数值相比较，并在所述两个值基本上彼此对应的时刻生成中断信号。也就是说，当预测的缝隙的位移值和实际位移值基本上彼此对应时，比较单元125生成并输出中断信号。

中断信号计数器单元127从生成先前的中断信号的点到生成从比较单元125输出的、当前的中断信号的点而对时钟信号的数目进行计数，以由此生成中断计数值。另外，中断信号计数器单元127更新先前存储的中断计数值，并输出更新的中断计数值。

处理器单元140计算并处理执行电子装置的操作所需的数据。为此，处理器单元140包括速度信息获取单元145。速度信息获取单元145向集成电路单元120提供根据编码器100的分辨率和处理器单元140的性能而适当地设置的间隔计数值。此外，速度信息获取单元145使用正在从集成电路单元120输出的间隔计数值而计算速度信息。

处理器单元140基于所计算的速度信息而计算比例积分微分(proportional-plus-integrate-plus-derivative，PID)，并且，生成脉宽调制(PWM)信号，并将其提供到驱动电路(未示出)，以便将电压提供到马达(未示出)。

图3是用于图解根据本发明的实施例的用于获取速度信息的示范方法的图。

参照图3，在作为从编码器100输出的编码器信号的通道A信号、以及根据编码器100的分辨率和处理器单元140的性能而适当地设置的间隔计数值基本上彼此对应的时刻，生成中断信号。此时，将编码器100的位移值重置为“0”。

一旦生成中断信号，中断信号计数器单元127便使用系统时钟，而对中断信号之间的时间间隔进行计数，并作为中断计数值C1而存储该时间间隔。当生成新的中断信号时，将所存储的值C1更新为中断计数值C2。以相同的方式，将值C2更新为中断计数值C3，并且，将最当前的中断计数值C3提供到速度信息获取单元145。

速度信息获取单元145通过将中断计数值应用于下面重复的等式(1)而计算速度信息，

V＝(N*S)/(C*T)    (1)

其中，“V”表示当前速度信息，“N”表示间隔计数值，“S”表示每编码器100的计数的位移值，“C”表示中断计数值，并且，“T”表示每时钟信号的经过时间。

图4是图解根据本发明的实施例的用于获取速度信息的示范方法的流程图。

参照图4，基于编码器的分辨率和处理器的性能而设置间隔计数值。更具体地，用户根据通过屏蔽(mask)在编码器100上形成的缝隙的间隔而确定的编码器配置、以及驱动电子装置的处理器单元140的性能，适当地设置间隔计数值。这里，在步骤(S200)，即使在电子装置的操作期间，也可变地设置间隔计数值。

编码器信号计数器单元123将用于与间隔计数值比较的当前位置重置为初始值。也就是说，在步骤(S210)，编码器信号计数器单元123通过参照从编码器100输出的编码器信号，将编码器100上缝隙的当前位置设置为“0”。

接下来，编码器信号计数器单元123对编码器信号进行计数，并输出编码器计数值。更具体地，在步骤(S230)，参照从编码器100输出的编码器信号，编码器信号计数器单元123对编码器100上缝隙的当前位置进行计数，并输出编码器计数值。

在步骤(S250)，比较单元125将间隔计数值与编码器计数值相比较，并且，当所述两个值基本上彼此对应时，在步骤(S270)，生成中断信号。在间隔计数值与编码器计数值并非基本上彼此对应的情况下，重复地执行步骤(S230)和(S250)。

中断信号计数器单元127从生成先前的中断信号的点到生成当前的中断信号的点而对时钟信号的数目进行计数，以更新中断计数值。也就是说，中断信号计数器单元127生成中断计数值，由此将先前存储的中断计数值更新为新的中断计数值。随后，另外地，在步骤(S290)，中断信号计数器单元127将新的中断计数值提供到速度信息获取单元145。

可通过上述处理而获取一个周期的速度信息。随后，可通过重复地执行所述处理，使用所获取的速度信息来控制马达的驱动。使用速度信息的电子装置可包括任意数目的成像设备，如复印机、打印机、传真机、多功能设备等。

如可从上面的本发明的实施例的描述中理解的，根据电子装置的用途和控制区段(control section)，而控制生成中断的时间间隔，由此，减小在获取速度信息中产生的误差。此外，可通过减小施加到处理器的负载而改善控制性能。

尽管已通过参照本发明的特定示范实施例而示出并描述了本发明，但本领域的技术人员将理解，可在其中作出各种形式和细节上的改变，而不会背离如由所附权利要求定义的本发明的精神和范围。

Claims (11)

1、一种电子装置，包括：

编码器，其用电子方式输出与驱动速度相对应的编码器信号；

处理器单元，其基于编码器的分辨率而输出预设间隔计数值；以及

集成电路单元，其使用编码器信号和间隔计数值而输出用于计算速度信息的中断计数值。

2、如权利要求1所述的电子装置，其中，该集成电路单元包括：

间隔计数值存储单元，其存储间隔计数值；

编码器信号计数器单元，其使用编码器信号而对实际的移动距离进行计数，并输出编码器计数值；

比较单元，作为间隔计数值与编码器计数值之间的比较的结果，在间隔计数值与编码器计数值基本上对应时，其生成中断信号；以及

中断信号计数器单元，其通过作为时钟信号的数目对中断信号和先前的中断信号之间的间隔进行计数，而生成中断计数值，并更新先前存储的中断计数值。

3、如权利要求2所述的电子装置，其中，该处理器单元包括速度信息获取单元，其使用下面的等式来获取速度信息：

V＝(N*S)/(C*T)

其中，“V”表示当前速度信息，“N”表示间隔计数值，“S”表示每编码器的计数的位移值，“C”表示中断计数值，并且，“T”表示每时钟信号的经过时间。

4、如权利要求3所述的电子装置，其中，该速度信息获取单元被配置为根据处理器单元的操作状态而可变地输出间隔计数值。

5、一种用于获取编码器的速度信息的方法，包括：

用电子方式输出与驱动速度相对应的编码器信号；

基于输出编码器信号的编码器的分辨率而输出预设间隔计数值；以及

使用编码器信号和间隔计数值而输出用于计算速度信息的中断计数值。

6、如权利要求5所述的方法，其中，输出中断计数值的步骤包括：

存储间隔计数值；

使用编码器信号而对实际的移动距离进行计数，并输出编码器计数值；

在间隔计数值与编码器计数值基本上对应时，生成中断信号；以及

通过作为时钟信号的数目对中断信号和先前的中断信号之间的间隔进行计数，而生成中断计数值，并更新先前存储的中断计数值。

7、如权利要求6所述的方法，其中，输出预设间隔计数值的步骤还包括使用以下等式来获取速度信息：

V＝(N*S)/(C*T)

其中，“V”表示当前速度信息，“N”表示间隔计数值，“S”表示每编码器的计数的位移值，“C”表示中断计数值，并且，“T”表示每时钟信号的经过时间。

8、如权利要求7所述的方法，其中，获取速度信息的步骤根据处理器单元的操作状态而可变地输出间隔计数值。

9、一种计算机可读介质，其存储用于获取编码器的速度信息的计算机程序，该程序包括：

第一指令集，用于用电子方式输出与驱动速度相对应的编码器信号；

第二指令集，用于基于输出编码器信号的编码器的分辨率而输出预设间隔计数值；以及

第三指令集，用于使用编码器信号和间隔计数值而输出用于计算速度信息的中断计数值。

10、如权利要求9所述的计算机可读介质，其中，用于输出中断计数值的第三指令集包括：

用于存储间隔计数值的指令集；

用于使用编码器信号而对实际的移动距离进行计数、并输出编码器计数值的指令集；

用于在间隔计数值与编码器计数值基本上对应时生成中断信号的指令集；以及

用于通过作为时钟信号的数目对中断信号和先前的中断信号之间的间隔进行计数而生成中断计数值、并更新先前存储的中断计数值的指令集。

11、如权利要求10所述的计算机可读介质，其中，输出预设间隔计数值的第二指令集包括使用以下等式来获取速度信息：

V＝(N*S)/(C*T)

其中，“V”表示当前速度信息，“N”表示间隔计数值，“S”表示每编码器的计数的位移值，“C”表示中断计数值，并且，“T”表示每时钟信号的经过时间。

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