CN210570778U - 增量式编码器的信号测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种增量式编码器的信号测试装置，包括：多个发光元件，所述多个发光元件的各自的一端可分别连接到增量式编码器的输出增量信号和参考信号、以及增量信号和参考信号的反相信号的输出端，且所述多个发光元件的各自的另一端可连接到接地端；移动电源，所述移动电源的一端可操作以连接到增量式编码器的电源输入端，另一端可连接到所述接地端。

Description

增量式编码器的信号测试装置

技术领域

本实用新型涉及编码器领域，具体地，涉及一种增量式编码器的信号测试装置。

背景技术

增量式编码器是能够根据旋转运动产生信号的编码器，其刻度方式为每一个脉冲都进行增量计算，因此得名。它常和机械转换装置一起使用，如齿条-齿轮、测量轮或心轴一起使用，用于测量直线运动。

增量式编码器的光电码盘由一块玻璃圆盘上镀上一层不透光的金属薄膜，然后在金属薄膜上面制作圆周等距的透光与不透光相间的条纹制成，当光电码盘旋转时，透光的条纹有光线透过，不透光的条纹无光线透过，由此产生的明暗相间的信号由光敏元件接收，再转换成电脉冲信号输出。增量式编码器的码盘通常刻两个码道，每个码道对应一个发光元件和一个光敏接收元件，两个码道具有相同数目的等间隔光栅条纹线，在光电码盘正常工作时，可输出相位相差90度的增量信号A和B，同时编码器每旋转一周会输出一个参考信号Z。

在将增量式编码器用于电机的转速测量时，增量式编码器与电机同轴连接，在电机旋转的一个固定时间段之内，通过检测编码器输出的增量信号A、B的电脉冲的个数，可计算得到电机的转速。但当编码器工作异常时，例如增量信号A或B丢失，则会造成测速不准。由此，极有可能使电机发生“飞车”现象。

因此，如何检测增量式编码器是否正常工作是目前需要解决的技术问题之一。

发明内容

本实用新型的一个方面提供了一种增量式编码器的信号测试装置，包括：多个发光元件，所述多个发光元件的各自的一端可分别连接到增量式编码器的输出增量信号和参考信号、以及增量信号和参考信号的反相信号的输出端，且所述多个发光元件的各自的另一端可连接到接地端；移动电源，所述移动电源的一端可连接到增量式编码器的电源输入端，另一端可连接到所述接地端。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。其中：

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的增量式编码器的信号测试装置的框图；

图2示出了根据本实用新型的另一实施例的增量式编码器的信号测试装置的框图；

图3示出了根据本实用新型的又一实施例的增量式编码器的信号测试装置的框图；

图4示出了根据本实用新型的再一实施例的增量式编码器的信号测试装置的框图。

具体实施方式

以下将详细且清楚地描述本实用新型的实施例，以达到本领域普通技术人员可以容易地实施本实用新型的程度。

应当注意，本实用新型申请文件中，表述“A可连接到B”及其类似表述，表示A具有与B连接从而实现某些的功能的能力。这也意味着，A不一定要与B连接，而是可以包括多种情况。例如，对于A为增量式编码器的测试装置的部件的情况，在该测试装置当前未进行测试时，A可能没有与增量式编码器的相关部件连接，在该测试装置当前正在对增量式编码器进行测试时，该部件可以根据测试的具体需要而与增量式编码器的相关部件连接。当然，如果当前的测试并不涉及该部件的相关功能，则该部件也可能不与增量式编码器的相关部件连接。总之，表述“A可连接到B”及其类似表述意在描述A的一种能力，并不意图对本实用新型的范围进行限制。

对于带有增量式编码器的电机，在验证增量式编码器是否正常工作的时候，需要对增量式编码器的信号输出进行检测，以便做出关于增量式编码器是否正常工作的判断。对增量式编码器的信号输出进行检测的传统测试过程中通常需要使用大型复杂测试设备，例如：负载测试架，驱动电路，示波器等等。

然而，在售后服务场景中，通常需要在客户现场快速确认增量式编码器的信号输出是否异常，以便在确认异常时及时对增量式编码器进行更换。而如果仅能借助于传统的大型复杂设备来进行测试，则在售后服务场景中是十分不便的。另一方面，对于部分产量较低的增量式编码器的产线，针对这样的增量式编码器投产对应的测试设备耗资巨大。因而，在产线中，如何快速确认增量式编码器的信号的输出是否正常是十分重要的。

因此，如何不借助于大型复杂设备就能快速且方便地测试增量式编码器的信号输出是否异常，是目前需要解决的技术问题。

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型的实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的某些实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对次序或重要性。

对于带有增量式编码器的电机，电机在旋转时增量式编码器的输出信号有相位相差90°的增量输出信号A和B。而且增量式编码器在每旋转一圈还会输出一个脉冲参考信号Z。同时，为了提高传输信号的质量，例如，消除传输线上的共模干扰，增量式编码器会同时输出与上述增量信号A和B、以及参考信号Z反相的信号A-、B-、和Z-。也就是说，增量式编码器通常差分地输出增量信号和增量信号的反相信号、参考信号和参考信号的反相信号为A,A-,B,B-,Z,Z-。此外，增量式编码器通常还会有电源连接端，例如电源输入端和接地端。增量式编码器的一些端子在图1中更详细地示意性地示出。

如图1中所示，增量式编码器110包括电源输入端(P)111、接地端(M)112、增量信号输出端113_1a及其反相信号输出端113_1b、增量信号输出端113_2a及其反相信号输出端113_2b……，以及参考信号输出端115a及其反相信号输出端115b。例如，增量信号输出端113_1a及其反相信号输出端113_1b分别输出增量信号A，A-，增量信号输出端113_2a及其反相信号输出端113_2b分别输出增量信号B，B-，参考信号输出端115a及其反相信号输出端115b分别输出信号Z，Z-。上述输出信号一般为2.5V至30V的方波。增量式编码器在正常工作状态下，其电源输入端(P)、接地端(M)、多个增量信号输出端及其反相信号输出端、以及参考信号输出端及其反相信号输出端均通过导线与驱动电路(未示出)相连接。通过与驱动电路相连接，增量式编码器可以从驱动电路获得所需的电力供应，且增量式编码器的增量信号和反相信号可以输出到驱动电路，以便在驱动电路中对这些输出信号进行相应的处理。

本实用新型的申请人考虑到，普通LED的激励电压和电流可以与增量式编码器的输出进行匹配。通过将增量式编码器的每一个输出信号加载一个LED，就可以通过查看LED的闪烁情况来直观地确认增量式编码器的信号输出是否正常。应当理解，本实用新型的上述构思并不限于使用普通LED来实施。除了LED之外，还可以使用其他任何发光元件，例如普通灯泡等，只要该发光元件在电压的高电平处能够发光且在接近0的低电压电平处不发光即可。

本实用新型的申请人根据上述构思，设计了一种增量式编码器的信号测试装置。可以通过一个双编码器接头(未示出)将测试装置串联在驱动电路和增量式编码器之间。具体而言，在测试时，可以将驱动电路原本连接到增量式编码器的全部导线均连接到双编码器接头的一端，同时通过双编码器接头将测试装置连接到增量式编码器的对应的端子。

下面将详细描述根据本实用新型的实施例的测试装置。

根据本实用新型的实施例的信号测试装置的框图如图1的信号测试装置100所示。

如图1所示，信号测试装置100包括移动电源101、多个发光元件102_1、102_2、102_3、102_4，……，102_n-1、102_n。其中各个发光元件的各自的一端分别连接到增量式编码器的一个信号输出端，并且各个发光元件的各自的另一端均连接到接地端。移动电源101的一端连接到增量式编码器的电源输入端111，移动电源101的另一端连接到接地端。移动电源可以是能够适配于增量式编码器的任何移动电源，例如，输出电压为5V的便携式移动电源。应当理解，移动电源不限于输出电压为5V的便携式移动电源，还可以是输出电压为其他值的任何移动电源。例如，根据实际的使用场景，移动电源的电压值可以为3V-30V。也就是说，信号测试装置100中的移动电源101可以给要被测试的增量式编码器供电，从而即使在驱动电路不能给增量式编码器供应电力的情况下，也可以对增量式编码器的信号输出进行测试。

在目前的增量式编码器中，通常所输出的信号为增量信号A和B及其反相信号A-、B-，以及参考信号Z及其反相信号Z-。为了描述简便，下面将以增量式编码器的输出信号为A,A-,B,B-,Z,Z-为例来进行描述。应该理解，本实用新型不限于增量式编码器的输出信号为A,A-,B,B-,Z,Z-，而是可以包括可以反映增量式编码器是否正常工作的任何及全部输出信号。

在使用上述信号测试装置100对增量式编码器进行测试时，首先将信号测试装置100连接到增量式编码器的对应端子，然后转动增量式编码器。如果增量式编码器的信号输出正常，则连接到增量式编码器的A、A-、B、B-信号输出端的发光元件闪亮，且连接到增量式编码器的Z和Z-信号输出端的发光元件在增量式编码器转一圈的时候亮一次。如果上述六个发光元件中有部分发光元件一直不亮，则指示该一直不亮的发光元件所对应的增量式编码器的输出信号异常。

通过这种测试装置，可以快速而方便地测试增量式编码器的信号输出。而且，信号测试装置可以直接为增量式编码器提供电力供应，使得即使在增量式编码器未上电的情况下，也能够对增量式编码器进行测试，这使得根据本实用新型的测试装置在各种情况下均可正常使用。而且，由于根据本实用新型的测试装置结构简单且轻便，因而易于携带。

根据本实用新型的一个实施例的测试装置还可以包括与移动电源101串联的开关，如图2中所示的开关203。通过该开关，在对增量式编码器进行测试时，可以根据实际情况自由选择是否采用移动电源来对增量式编码器进行供电。例如，在驱动电路对增量式编码器供电的情况下，开关203可以断开。在驱动电路没有对增量式编码器供电的情况下，开关203可以闭合，此时，通过移动电源201对增量式编码器进行供电。以这种方式，测试装置可以更灵活地适用于实际应用场景。

在另一实施例中，测试装置还可以包括多个降压元件，其中每个降压元件各自与测试装置中的一个发光元件串联，如图3所示。通过降压元件的使用，可以更好地适配测试装置所选用的发光元件以及要测试的增量式编码器的具体特性。下面将举例说明。

在一个实施例中，降压元件为限流电阻，且限流电阻的电阻值R根据下式得出：

R＝(V1-V2)/I，

其中V1为增量式编码器的增量信号和参考信号的最高输出电压，V2为发光元件的电压降，I为发光元件的电流。

例如，普通LED的电压降一般在1.8V到3.4V之间，电流在5mA～25mA，增量式编码器的输出电压，例如，可以为3V～5V。如果当前要测试的增量式编码器的输出电压约为3.7V，并可选取LED的电压降为2.7V以及电流为10mA，那么可以选用100欧姆的限流电阻。计算公式如下：

R＝(3.7-2.7)/0.01＝100Ohm。

根据实际要测试的编码器的不同电压输出特性，可以选用不同的限流电阻。这可以进一步使得根据本实用新型的测试装置能够适用于更多的测试场景。

在又一实施例中，如图4所示，测试装置还可以包括多个PIN针，每个PIN针的各自的一端连接到增量式编码器的一个信号输出端子，每个PIN针的各自的另一端可以连接到其他检测设备。例如，可以将该另一端连接到示波器等设备，以便对增量式编码器的输出信号进行更复杂的分析来获取其他信息。以此方式，根据本实用新型的测试装置不仅可以快速地对增量式编码器的输出信号进行测试并直观地得到测试结果，而且还能在需要时(例如，测试出某些信号输出异常时)，将相应信号传递给其他测试设备以获取更细粒度的测试信息。

在图4中，未示出降压元件，但是本领域技术人员可以理解，也可以在图4所示的测试装置中添加如图3所示的降压元件。在此不赘述。

以上，本实用新型提供了能够快速便携地检测增量式编码器的信号输出是否异常的测试装置。该测试装置至少具有以下优点：

1)应用场景多样，测试装置中的移动电源可以直接连接到增量式编码器，从而即使在增量式编码器未上电或无法正常被供电的情况下也可以对其进行测试；

2)操作简单，根据发光元件的发光情况就可以直观地快速确认增量式编码器的信号输出是否异常；

3)便于携带，售后人员可以随身携带以在需要时快速排查是否是增量式编码器出现问题，这可以加快售后的维修效率；

4)产线可以利用该测试装置对增量式编码器的信号和线缆的连接做快速而简单的排查；

5)成本低，且可通过对组件采用灵活的配置来应用于各种测试场景，避免了高额的测试设备费用投资。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本实用新型申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的测试装置也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的框图显示了根据本实用新型的多个实施例的装置的可能的体系架构。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第三等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求及其等同物的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种增量式编码器的信号测试装置，包括：

多个发光元件，所述多个发光元件的各自的一端可分别连接到增量式编码器的输出增量信号和参考信号、以及增量信号和参考信号的反相信号的输出端，且所述多个发光元件的各自的另一端可连接到接地端；

移动电源，所述移动电源的一端可连接到增量式编码器的电源输入端，另一端可连接到所述接地端。

2.如权利要求1所述的信号测试装置，还包括与所述移动电源串联的开关。

3.如权利要求1所述的信号测试装置，还包括：

分别与所述多个发光元件串联的多个降压元件。

4.如权利要求3所述的信号测试装置，其中所述降压元件为限流电阻，且所述限流电阻的电阻值R根据下式得出：

R＝(V1-V2)/I，

其中V1为增量式编码器的增量信号和参考信号的最高输出电压，V2为发光元件的电压降，I为发光元件的电流。

5.如权利要求4所述的信号测试装置，其中V1为3-5V，V2为1.8V至3.4V，I为5mA至25mA。

6.如权利要求4所述的信号测试装置，其中V1为3.7V，V2为2.7V，I为10mA。

7.如权利要求4所述的信号测试装置，其中所述限流电阻的电阻值为100欧姆。

8.如权利要求1所述的信号测试装置，还包括：多个PIN针，所述多个PIN针的各自的一端可分别连接到所述增量信号和参考信号、以及增量信号和参考信号的反相信号的各自的输出端，且各自的另一端可连接到其他检测设备。

9.如权利要求1-8中任一项所述的信号测试装置，其中所述发光元件为发光二极管LED。

10.如权利要求1-8中任一项所述的信号测试装置，其中，所示信号测试装置是便携式的。

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