CN210862723U - 用于编码器的信号处理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及信号处理电路，具体涉及一种用于编码器的信号处理电路。为了解决现有技术中一台驱动器只能连接一种编码器，更换编码器需要更换编码器接口卡，操作复杂、成本高的问题，本实用新型的信号处理电路包括模拟信号采集电路、数字信号采集电路、运放电路、模数转换器和中央处理器；模拟信号采集电路接收编码器模拟信号并发送给运放电路，运放电路进行放大后发送给模数转换器，模数转换器将模拟信号转换为数字信号后发送给中央处理器；数字信号采集电路接收编码器数字信号并直接发送给中央处理器。通过同时设置模拟信号和数字信号采集电路，本实用新型实现了一块电路板可以接收多种编码器信号的功能，有效地简化了安装过程、降低了成本。

Description

用于编码器的信号处理电路

技术领域

本实用新型涉及信号处理电路，具体涉及一种用于编码器的信号处理电路。

背景技术

编码器(encoder)是将机械信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用于通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器为传感器(Sensor)的一种，主要用来侦测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，除了应用在产业机械外，许多伺服马达也需要配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出，应用范围相当广泛。目前，市场上的编码器种类繁多，信号接口种类也多种多样，有1VPP的正余弦、ENDATA、SSI、RS485、RS422等的数字信号。一台驱动器一般只能连接一种编码器，如果更换编码器，就需要同时更换相对应的编码器接口卡，操作复杂、成本高。

相应地，本领域需要一种新的用于编码器的信号处理电路来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决一台驱动器一般只能连接一种编码器的问题，本实用新型提出了一种用于编码器的信号处理电路，所述编码器包括模拟信号编码器和/或数字信号编码器，其特征在于，所述信号处理电路包括模拟信号采集电路、运放电路、模数转换器、数字信号采集电路和中央处理器；所述模拟信号采集电路与所述模拟信号编码器电连接，用于接收来自所述模拟信号编码器的模拟信号，并将所述模拟信号发送给所述运放电路，所述运放电路对所述模拟信号进行放大后发送给所述模数转换器，所述模数转换器将所述模拟信号转换为数字信号后发送给所述中央处理器；所述数字信号采集电路与所述数字信号编码器电连接，用于接收来自所述数字信号编码器的数字信号，并将所述数字信号直接发送给所述中央处理器。

在上述用于编码器的信号处理电路的优选实施方式中，所述信号处理电路能够同时连接至少两个驱动器，每个驱动器均与所述中央处理器电连接且同时接收所述中央处理器发送的指令。

在上述用于编码器的信号处理电路的优选实施方式中，所述中央处理器与所述驱动器之间采用RS485总线连接。

在上述用于编码器的信号处理电路的优选实施方式中，所述信号处理电路包括多个所述模拟信号采集电路，因此能够同时接收多个所述模拟信号编码器的信号。

在上述用于编码器的信号处理电路的优选实施方式中，每个所述模拟信号采集电路均能够接收1Vpp的正余弦信号。

在上述用于编码器的信号处理电路的优选实施方式中，所述信号处理电路包括多个所述数字信号采集电路，因此能够同时接收多个所述数字信号编码器的信号。

在上述用于编码器的信号处理电路的优选实施方式中，每个所述数字信号采集电路都能够接收ENDATA、SSI、RS485和RS422数字信号。

在上述用于编码器的信号处理电路的优选实施方式中，所述运放电路采用CMOS运算放大器。

本实用新型通过同时设置模拟信号采集电路、数字信号采集电路和模数转换器，既能够实现对模拟信号的接收和处理，又能够实现对数字信号的接收和处理，实现了一块电路板可以接收多种编码器信号的功能。解决了现有技术中一台驱动器一般只能连接一种编码器，如果更换编码器，就需要同时更换相对应的编码器接口卡，操作复杂、成本高的问题，有效简化了安装过程、降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型的用于编码器的信号处理电路的原理框图。

具体实施方式

为使本实用新型的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

参照图1，图1为本实用新型的用于编码器的信号处理电路的原理框图。如图1所示，本实用新型的用于编码器的信号处理电路1包括模拟信号采集电路11、数字信号采集电路12、运放电路13、模数转换器14和中央处理器(CPU)20。其中，模拟信号采集电路11与模拟信号编码器(图中未显示)电连接，用于接收来自模拟信号编码器的模拟信号，并将模拟信号发送给运放电路13，运放电路13对模拟信号进行放大后发送给模数转换器14，模数转换器14将模拟信号转换为数字信号后发送给CPU 20。数字信号采集电路12与数字信号编码器(图中未显示)电连接，用于接收数字信号编码器的数字信号，并将接收到的数字信号直接发送给CPU 20。相应地，本实用新型通过同时设置模拟信号和数字信号采集电路来接收多种不同编码器的信号。

举例而言，当所连接的编码器产生模拟信号时，模拟信号采集电路11接收该模拟信号并将其发送给运放电路13，运放电路13对模拟信号进行运算放大后发送给模数转换器14，模数转换器14将模拟信号转换为CPU 20能够接收的数字信号，由CPU 20对其进行运算处理，然后发送给驱动器3来执行相应的驱动操作，例如控制电主轴的电机转速。当所连接的编码器产生数字信号时，数字信号采集电路12接收数字信号，并将数字信号直接发送给CPU 20进行运算处理。类似地，运算处理后的信号被发送给驱动器3来执行相应的驱动操作，例如控制电主轴的电机转速。

具体而言，尽管图中没有示出，但是，模拟信号采集电路11可以是多个，因此可以同时接收多个模拟信号编码器的模拟信号。优选地，所述多个模拟信号采集电路均能够接收1Vpp的正余弦信号。类似地，数字信号采集电路12也可以是多个，因此可以同时接收多个数字信号编码器的数字信号。优选地，所述多个数字信号采集电路均能够接收类型为ENDATA、SSI、RS485或RS422的数字信号。

如图1所示，作为一种具体的实施方式，信号处理电路1能够同时连接至少两个驱动器3，每个驱动器3均与CPU 20电连接，且能够同时接收CPU 20发送的指令。优选地，CPU20与驱动器3之间采用RS485总线相连。RS485一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机，实施简单方便，CPU 20在经过高倍率细分运算后，把转换后的数据通过RS485总线发送给驱动器3。

优选地，模拟信号采集电路11可以采用任何现有技术中已知的形式，本实用新型对此不作任何限制。例如，可以采用中国实用新型专利CN208795795U中描述的模拟信号采集电路。该中国实用新型专利的全部内容在此通过引用全文并入本申请中。

优选地，运放电路采用CMOS运算放大器，此器件单位增益稳定，可以输出大电流，差分增益为0.02％，而差分相位为0.09°，静态电流仅为每通道4.9mA，能保证信号传输稳定，响应时间快，不失真。

模数转换器14也可以采用任何现有技术中已知的形式，本实用新型对此不作任何限制。例如，可以采用中国发明专利CN102931988B中描述的16位串行模数转换电路。该中国发明专利的全部内容在此通过引用全文并入本申请中。替代性地，模数转换器14也可以采用16位六通道的模拟数字转换器ADS8555，其是同步采样模拟数字转换器，支持高达630kSPS的数据速率，具有卓越的AC性能，信噪比91.5分贝，总谐波失真-94DB。

类似地，数字信号采集电路12也可以采用任何现有技术中已知的形式，本实用新型对此不作任何限制。例如，可以采用中国实用新型专利CN209417142U中描述的数字信号采集电路。该中国实用新型专利的全部内容在此通过引用全文并入本申请中。

作为示例，CPU 20可采用Xilinx的Spartan-6系列的XC6SLX16，其具有便捷的片上可编程资源和I/O组合搭配，并内置高速GTP串行收发器，高性能算术与信号处理，快速18*18乘法器和48位累加器，流水线与级联功能，用于协助滤波器应用的预加法器，可是实现多种信号的接收、运算及信号转换。

此外，驱动器3也可以采用任何现有技术中已知的形式，本实用新型对此不作任何限制。例如，如果作为电主轴的电机驱动器，驱动器3可以采用东芝的型号为TB67S109AFTG的步进电机驱动芯片。该芯片可以从市场上自由采购，因此，本实用新型不再对其功能和参数作详细描述。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于编码器的信号处理电路，所述编码器包括模拟信号编码器和/或数字信号编码器，

其特征在于，所述信号处理电路包括模拟信号采集电路、运放电路、模数转换器、数字信号采集电路和中央处理器；

所述模拟信号采集电路与所述模拟信号编码器电连接，用于接收来自所述模拟信号编码器的模拟信号，并将所述模拟信号发送给所述运放电路，所述运放电路对所述模拟信号进行放大后发送给所述模数转换器，所述模数转换器将所述模拟信号转换为数字信号后发送给所述中央处理器；

所述数字信号采集电路与所述数字信号编码器电连接，用于接收来自所述数字信号编码器的数字信号，并将所述数字信号直接发送给所述中央处理器。

2.根据权利要求1所述的用于编码器的信号处理电路，其特征在于，所述信号处理电路能够同时连接至少两个驱动器，每个驱动器均与所述中央处理器电连接且同时接收所述中央处理器发送的指令。

3.根据权利要求2所述的用于编码器的信号处理电路，其特征在于，所述中央处理器与所述驱动器之间采用RS485总线连接。

4.根据权利要求1所述的用于编码器的信号处理电路，其特征在于，所述信号处理电路包括多个所述模拟信号采集电路，因此能够同时接收多个所述模拟信号编码器的信号。

5.根据权利要求4所述的用于编码器的信号处理电路，其特征在于，每个所述模拟信号采集电路均能够接收1Vpp的正余弦信号。

6.根据权利要求1所述的用于编码器的信号处理电路，其特征在于，所述信号处理电路包括多个所述数字信号采集电路，因此能够同时接收多个所述数字信号编码器的信号。

7.根据权利要求6所述的用于编码器的信号处理电路，其特征在于，每个所述数字信号采集电路都能够接收ENDATA、SSI、RS485和RS422数字信号。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于编码器的信号处理电路，其特征在于，所述运放电路采用CMOS运算放大器。

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