CN207424159U - 一种机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路；解决的技术问题：针对背景技术中提及的方法1和方法2都需要处理编码器数据再进行判断，存在一定的滞后的技术问题；方案3不仅在时序上存在滞后，同时实现成本也比较高的技术问题。采用的技术方案：一种机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路，包括在编码器输出信号+和编码器输出信号‑的差分信号线上并联二极管整流电路D1，二极管整流电路D1的输出直流V+信号和输出直流V‑信号同时接入电压比较器U1的同相输入端和反相输入端，电压比较器U1的输出端输出编码器断线信号；在二极管整流电路D1的输出直流V+信号和输出直流V‑信号之间并联接入分压电阻RA2。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路。
背景技术
编码器是将旋转的角度/位移转变成数字信号的装置，当前断线检测方式主要有如下几种：1、对于增量式编码器，计算脉冲序列来实现；2、对绝对值编码器通过通信协议来判断；3、通过复杂的模数转换、逻辑转换电路实现。
上述方法1和方法2都需要处理编码器数据再进行判断，存在一定的滞后，方案3不仅在时序上存在滞后，同时实现成本也比较高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对背景技术中提及的方法1和方法2都需要处理编码器数据再进行判断，存在一定的滞后的技术问题；方案3不仅在时序上存在滞后，同时实现成本也比较高的技术问题。
本实用新型的设计思想是，针对上述技术问题而此设计的可适用于所有物理接口为差分信号的编码器(包含TTL接口、HTL接口、RS485接口、RS422接口)，上电后不需要等待编码器发出任何信号或等待建立通信机制便可直接判断是否存在信号线断线。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路，包括编码器输出的两路差分信号，分别为编码器输出信号+、编码器输出信号-，其特征在于，包括在编码器输出信号+和编码器输出信号-的差分信号线上并联二极管整流电路D1，二极管整流电路D1的输出直流V+信号和输出直流V-信号同时接入电压比较器U1的同相输入端和反相输入端，电压比较器U1的输出端输出编码器断线信号；在二极管整流电路D1的输出直流V+信号和输出直流V-信号之间并联接入分压电阻RA2；
在二极管整流电路D1的输出直流V+信号端与电压比较器的同相输入端之间串接分压电阻RA1和RE1，在分压电阻RA1和RE1之间并联接入分压电阻RB1和RC1并接地，在分压电阻RE1与电压比较器的同相输入端之间并联接入分压电阻RF1并接地；分压电阻RA1与分压电阻RA2的阻值相同；
在二极管整流电路D1的输出直流V-信号与电压比较器的反相输入端之间串接分压电阻RE2，在电压比较器的反相输入端与分压电阻RE2之间通过分压电阻RF2接入电压VCC；
同时在编码器输出信号+的差分信号线上串接分压电阻RB2和RC2并接地，在分压电阻RB2和RB3之间接出信号线编码器输出信号+接入差分收发接收器U2；在编码器输出信号-的差分信号线上串接分压电阻RB3和RC3并接地，在分压电阻RB2和RB3之间接出信号线编码器输出信号-接入差分收发接收器U2。
本检测电路，适用于差分接口信号的断线检测，如RS422\RS485信号电平，不需要进行信号电平差分转换，直接对差分线的模拟电压进行检测，对差分电压进行整流比较判断是否存在信号断线。
对本实用新型技术方案的改进，电压VCC为直流+5V电压。+5V电压VCC的设计，使得编码器输出信号+或编码器输出信号-信号线同时发生断路时，由于RF2连接的VCC信号的存在，依然会保证V+电压低于V-电压进而输出断线信号。
对本实用新型技术方案的改进，电压比较器U1的选用型号为LM2903。
对本实用新型技术方案的改进，差分收发接收器U2的选用型号为26C32。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：
1、本实用新型的机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路，本电路简单、检测速度快，一上电即可检测，不需要等待与编码器握手通信。
2、本实用新型的机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路，直接从差分信号线取模拟电压，不需要进行差分信号变单端信号，模拟电压转数字信息，解决了编码器断线检测电路复杂和检测时间长的问题(通过能否通信来判断)。
附图说明
图1是机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路的电路图。
具体实施方式
下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1和具体实施方式做进一步的描述。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例：
如图1所示，机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路，包括编码器输出的两路差分信号，分别为编码器输出信号+、编码器输出信号-，在编码器输出信号+和编码器输出信号-的差分信号线上并联二极管整流电路D1，二极管整流电路D1，确保+为正向电压，-为反向电压。二极管整流电路D1的输出直流V+信号和输出直流V-信号同时接入电压比较器U1的同相输入端和反相输入端，电压比较器U1的输出端输出编码器断线信号；在二极管整流电路D1的输出直流V+信号和输出直流V-信号之间并联接入分压电阻RA2；电压比较器U1，比较V+，V-，如果V-电压高于V+则输出低电平断线信号，反之则维持高电平的正常信号。电压比较器U1的选用型号为LM2903。
在二极管整流电路D1的输出直流V+信号端与电压比较器的同相输入端之间串接分压电阻RA1和RE1，在分压电阻RA1和RE1之间并联接入分压电阻RB1和RC1并接地，在分压电阻RE1与电压比较器的同相输入端之间并联接入分压电阻RF1并接地；分压电阻RA1与分压电阻RA2的阻值相同；RA1，RA2用于电压补充，确保V1和V2的电压相等。在实际电路中RA1、RA2通常选取几百欧的阻值，参考可选择510欧的电阻实现。
在二极管整流电路D1的输出直流V-信号与电压比较器的反相输入端之间串接分压电阻RE2，在电压比较器的反相输入端与分压电阻RE2之间通过分压电阻RF2接入电压VCC；电压VCC为直流+5V电压。
同时在编码器输出信号+的差分信号线上串接分压电阻RB2和RC2并接地，在分压电阻RB2和RB3之间接出信号线编码器输出信号+接入差分收发接收器U2；在编码器输出信号-的差分信号线上串接分压电阻RB3和RC3并接地，在分压电阻RB2和RB3之间接出信号线编码器输出信号-接入差分收发接收器U2。差分收发接收器U2的选用型号为26C32。
本实施例中，电阻RA1、RA2、RB1、RC1、RB2、RC2、RB3、RC3、RE1、RF1、RE2、RF2为分压电阻，为信号提供电压补偿，需要选取同样精度的电阻。
RB1/RC1的阻值根据RB2/RC2，RB3/RC3选定，主要目的也是用于补偿。RB1、RB2、RB3、RC1、RC2、RC3通常选取几K阻值的电阻，参考可全部取值4.7K欧；RE1、RE2通常选取几K欧阻值，参考可取值3.3k欧；RF1、RF2通常可取几十K欧的阻值，参考可取值68k欧。
本检测电路的检测流程：
1、编码器的输出信号经过整流器D1后，正向信号流向V1，负向信号流向V2经过处理后得到断线检测信号，同时正常的编码器输出信号经过分压电阻RB2，分压电阻RB3流向差分收发接收器U2，差分收发接收器U2将信号进行差分转换后输出给下一级接收电路。
2、当“编码器输出信号+”，“编码器输出信号-”为编码器输出的两路差分信号，信号正常连接时，信号传输经过前端的由4个二极管组成的整流电路D1、RB1/RC1和RE1/RF1的分压电路可以确保V+电压高于V-从而没有断线信号输出。
3、当任意“编码器输出信号+”或“编码器输出信号-”信号线发生断路时，无论未断的信号线是正电压或负电压都会导致V+电压低于V-电压，此时输出断线信号。如果编码器输出信号+或编码器输出信号-信号线同时发生断路时，由于RF2连接的VCC信号的存在，依然会保证V+电压低于V-电压进而输出断线信号。
本检测电路，适用于差分接口信号的断线检测，如RS422\RS485信号电平，不需要进行信号电平差分转换，直接对差分线的模拟电压进行检测，对差分电压进行整流比较判断是否存在信号断线。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (4)
1.一种机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路，包括编码器输出的两路差分信号，分别为编码器输出信号+、编码器输出信号-，其特征在于，包括在编码器输出信号+和编码器输出信号-的差分信号线上并联二极管整流电路D1，二极管整流电路D1的输出直流V+信号和输出直流V-信号同时接入电压比较器U1的同相输入端和反相输入端，电压比较器U1的输出端输出编码器断线信号；在二极管整流电路D1的输出直流V+信号和输出直流V-信号之间并联接入分压电阻RA2；
在二极管整流电路D1的输出直流V+信号端与电压比较器的同相输入端之间串接分压电阻RA1和RE1，在分压电阻RA1和RE1之间并联接入分压电阻RB1和RC1并接地，在分压电阻RE1与电压比较器的同相输入端之间并联接入分压电阻RF1并接地；分压电阻RA1与分压电阻RA2的阻值相同；
在二极管整流电路D1的输出直流V-信号与电压比较器的反相输入端之间串接分压电阻RE2，在电压比较器的反相输入端与分压电阻RE2之间通过分压电阻RF2接入电压VCC；
同时在编码器输出信号+的差分信号线上串接分压电阻RB2和RC2并接地，在分压电阻RB2和RB3之间接出信号线编码器输出信号+接入差分收发接收器U2；在编码器输出信号-的差分信号线上串接分压电阻RB3和RC3并接地，在分压电阻RB2和RB3之间接出信号线编码器输出信号-接入差分收发接收器U2。
2.如权利要求1所述的机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路，其特征在于，电压VCC为直流+5V电压。
3.如权利要求1所述的机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路，其特征在于，电压比较器U1的选用型号为LM2903。
4.如权利要求1所述的机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路，其特征在于，差分收发接收器U2的选用型号为26C32。
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| CN201721446593.XU CN207424159U (zh) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | 一种机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路 |
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| CN107656168A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-02-02 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | 一种机器人专用差分信号编码器断线快速检测电路 |
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