CN218727924U - 一种增量式编码器信号调理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增量式编码器信号调理电路,包括输入保护及抗干扰单元、与所述输入保护及抗干扰单元连接并将所述输入保护及抗干扰单元的输出信号转换为两组单端信号的差分转单端信号单元，所述输入保护及抗干扰单元的输出端连接所述差分转单端信号单元的信号输入端口，所述输入保护及抗干扰单元的输入端与增量式编码器的一相信号线路输出端连接，所述输入保护及抗干扰单元的输出端与MCU输入端连接；该增量式编码器信号调理电路可支持多种增量式编码器差分信号输入，并转换为单端信号输出，MCU可直接对其输出的信号进行处理，能兼容多种接口类型，信号抗干扰能力强，在HTL双极性信号输入时具备断线检测功能。

Description

一种增量式编码器信号调理电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种增量式编码器信号调理电路。

背景技术

增量式编码器原理是用被测电机的旋转带动编码器内部光栅旋转，光栅的旋转会对编码器内部光接收器的光路产生影响，从而让光接收器产生脉冲信号输出。外部MCU可根据脉冲信号个数、相位等信息得到电机的转速，旋转方向等信息。

由于增量式编码器输出的脉冲信号不能直接送入MCU进行处理，同时也无法支持TTL双极性、HTL单极性、HTL双极性共三种码盘差分信号输入，并转换为3.3V TTL单端信号输出的信号处理方式，导致MCU无法对增量式编码器输出的脉冲信号直接进行处理。

同时，增量式编码器直接输出的脉冲信号的抗干扰能力弱，无法在HTL双极性信号输入进行断线检测。

亟需一种可支持多种增量式编码器差分信号输入，并转换为单端信号输出，MCU可直接对其输出的信号进行处理，能兼容多种接口类型，信号抗干扰能力强，在HTL双极性信号输入时具备断线检测功能的增量式编码器信号调理电路。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提出一种增量式编码器信号调理电路，该增量式编码器信号调理电路可支持多种增量式编码器差分信号输入，并转换为单端信号输出，MCU可直接对其输出的信号进行处理，能兼容多种接口类型，信号抗干扰能力强，在HTL双极性信号输入时具备断线检测功能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种增量式编码器信号调理电路,包括输入保护及抗干扰单元、与所述输入保护及抗干扰单元连接并将所述输入保护及抗干扰单元的输出信号转换为两组单端信号的差分转单端信号单元，所述输入保护及抗干扰单元的输出端连接所述差分转单端信号单元的信号输入端口，所述输入保护及抗干扰单元的输入端与增量式编码器的一相信号线路输出端连接，所述输入保护及抗干扰单元的输出端与MCU输入端连接。

优选地，所述输入保护及抗干扰单元包括第一一阶RC滤波子电路、第二一阶RC滤波子电路、共模电感及钳位管；所述增量式编码器的一相信号线路的正极与所述第一一阶RC滤波子电路的输入端连接，所述增量式编码器的一相信号线路的负极与所述第二一阶RC滤波子电路的输入端连接，所述共模电感一端连接至所述第一一阶RC滤波子电路及所述第二一阶RC滤波子电路的输出端，所述共模电感的另一端连接至所述差分转单端信号单元的输入端。

优选地，所述差分信号转单端信号单元包括第三一阶RC滤波子电路、输入跨接电阻、正极第一电阻分压子电路、正极第二电阻分压子电路、负极第一电阻分压子电路、负极第二电阻分压子电路、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一比较器、第二比较器、5V电源端、24V电源端；所述第三一阶RC滤波子电路与所述输入保护及抗干扰单元的共模电感相连，所述输入跨接电阻连接至所述第三一阶RC滤波子电路两端；

所述正极第一电阻分压子电路一端连接至5V电源端，另一端连接输入第三一阶RC滤波子电路的电阻端；所述正极第二电阻分压子电路一端连接至地端，另一端连接输入第三一阶RC滤波子电路的电阻端；所述负极第一电阻分压子电路一端连接至5V电源端以及24V电源端，另一端连接第三一阶RC滤波子电路的电容端；

所述负极第二电阻分压子电路一端连接至地端，另一端连接第三一阶RC滤波子电路的电容端。

优选地，所述第一比较器的同相端连接于所述正极第二电阻分压子电路中的两电阻连接点，所述第一比较器的反相端连接于所述负极第一电阻分压子电路中的两电阻连接点；所述第二比较器的同相端连接于所述负极第二电阻分压子电路中的两电阻连接点，所述第二比较器的反相端连接于所述正极第一电阻分压子电路中的两电阻连接点。

所述第一二极管连接至第一比较器同相端与地端之间，所述第二二极管连接至第一比较器反相端与地端之间，所述第三二极管连接至第二比较器同相端与地端之间，所述第四二极管连接至第二比较器反相端与地端之间。

优选地，所述输入保护及抗干扰单元还包括第一钳位管及第二钳位管；所述第一钳位管连接至所述第一一阶RC滤波子电路的输出端，第二钳位管连接至第二一阶RC滤波子电路的输出端。

优选地，所述输入保护及抗干扰单元还包括第一稳压二极管及第二稳压二极管；所述第一稳压二极管连接至所述第一一阶RC滤波子电路的输出端，所述第二稳压二极管连接至所述第二一阶RC滤波子电路的输出端。

采用上述电路结构之后，增量式编码器信号调理电路,包括输入保护及抗干扰单元、与所述输入保护及抗干扰单元连接并将所述输入保护及抗干扰单元的输出信号转换为两组单端信号的差分转单端信号单元，所述输入保护及抗干扰单元的输出端连接所述差分转单端信号单元的信号输入端口，所述输入保护及抗干扰单元的输入端与增量式编码器的一相信号线路输出端连接，所述输入保护及抗干扰单元的输出端与MCU输入端连接；该增量式编码器信号调理电路可支持多种增量式编码器差分信号输入，并转换为单端信号输出，MCU可直接对其输出的信号进行处理，能兼容多种接口类型，信号抗干扰能力强，在HTL双极性信号输入时具备断线检测功能。

附图说明

图1为本实用新型的一种增量式编码器信号调理电路的整体电路图。

具体实施方式

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仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

请参阅图1，图1为本实用新型的一种增量式编码器信号调理电路的整体电路图；

本实施例公开了一种增量式编码器信号调理电路,包括输入保护及抗干扰单元10、与输入保护及抗干扰单元10连接并将输入保护及抗干扰单元10的输出信号转换为两组单端信号的差分转单端信号单元20，输入保护及抗干扰单元10的输出端连接差分转单端信号单元20的信号输入端口，输入保护及抗干扰单元10的输入端与增量式编码器的一相信号线路输出端连接，输入保护及抗干扰单元10的输出端与MCU输入端连接。

实施例二

本实施例以实施例一为基础，在本实施例中，输入保护及抗干扰单元10包括第一一阶RC滤波子电路11、第二一阶RC滤波子电路14、共模电感15；增量式编码器的一相信号线路的正极与第一一阶RC滤波子电路11的输入端连接，所述增量式编码器的一相信号线路的负极与第二一阶RC滤波子电路14的输入端连接，共模电感15一端连接至第一一阶RC滤波子电路11及第二一阶RC滤波子电路14的输出端，共模电感15的另一端连接至差分转单端信号单20元的输入端。

实施例三

本实施例以实施例二为基础，在本实施例中，差分信号转单端信号单元20包括第三一阶RC滤波子电路21、输入跨接电阻R1、正极第一电阻分压子电路22、正极第二电阻分压子电路23、负极第一电阻分压子电路24、负极第二电阻分压子电路25、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一比较器26、第二比较器27、5V电源端、24V电源端；第三一阶RC滤波子电路21与输入保护及抗干扰单元10的共模电感15相连，输入跨接电阻R1连接至第三一阶RC滤波子电路21两端；

正极第一电阻分压子电路22一端连接至5V电源端，另一端连接输入第三一阶RC滤波子电路21的电阻端；正极第二电阻分压子电路23一端连接至地端，另一端连接输入第三一阶RC滤波子电路21的电阻端；负极第一电阻分压子电路24一端连接至5V电源端以及24V电源端，另一端连接第三一阶RC滤波子电路的电容端；

负极第二电阻分压子电路25一端连接至地端，另一端连接第三一阶RC滤波子电路21的电容端。

在本实施例中，第一比较器26的同相端连接于正极第二电阻分压子电路23中的两电阻连接点，第一比较器26反相端连接于负极第一电阻分压子电路24中的两电阻连接点；第二比较器27的同相端连接于负极第二电阻分压子电路25中的两电阻连接点，第二比较器27的反相端连接于正极第一电阻分压子电路22中的两电阻连接点。

第一二极管D1连接至第一比较器26同相端与地端之间，第二二极管D2连接至第一比较器26反相端与地端之间，第三二极管D3连接至第二比较器27同相端与地端之间，第四二极管D4连接至第二比较器27反相端与地端之间。

在本实施例中，如果增量式编码器输入信号为双极性的，则负极第一电阻分压子电路24使用5V的上拉电源，当增量式编码器输入信号为单极性的，则负极第一电阻分压子电路24使用24V的上拉电源。

当输入为HTL双极性信号时，电路可直接检测断线故障，增量式编码器输入信号的正极和负极均断线，此时第一比较器26及第二比较器27的同反相端的输入电压直接由电源和电阻分压产生，因此，第一比较器26和第二比较器27的输出电压均为0V低电平，用于指示断线故障。

实施例四

本实施例以实施例二为基础，在本实施例中，

输入保护及抗干扰单元10还包括第一钳位管13及第二钳位管12；第一钳位管13连接至所述第一一阶RC滤波子电路11的输出端，第二钳位管12连接至第二一阶RC滤波子电路14的输出端。

或者，输入保护及抗干扰单元还包括第一稳压二极管及第二稳压二极管；所述第一稳压二极管连接至所述第一一阶RC滤波子电路11的输出端，所述第二稳压二极管连接至所述第二一阶RC滤波子电路14的输出端。

该增量式编码器信号调理电路可支持多种增量式编码器差分信号输入，并转换为单端信号输出，MCU可直接对其输出的信号进行处理，能兼容多种接口类型，信号抗干扰能力强，在HTL双极性信号输入时具备断线检测功能。

应当理解的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，不能因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种增量式编码器信号调理电路,其特征在于，包括输入保护及抗干扰单元、与所述输入保护及抗干扰单元连接并将所述输入保护及抗干扰单元的输出信号转换为两组单端信号的差分转单端信号单元，所述输入保护及抗干扰单元的输出端连接所述差分转单端信号单元的信号输入端口，所述输入保护及抗干扰单元的输入端与增量式编码器的一相信号线路输出端连接，所述输入保护及抗干扰单元的输出端与MCU输入端连接。

2.根据权利要求1所述的增量式编码器信号调理电路,其特征在于，所述输入保护及抗干扰单元包括第一一阶RC滤波子电路、第二一阶RC滤波子电路、共模电感；所述增量式编码器的一相信号线路的正极与所述第一一阶RC滤波子电路的输入端连接，所述增量式编码器的一相信号线路的负极与所述第二一阶RC滤波子电路的输入端连接，所述共模电感一端连接至所述第一一阶RC滤波子电路及所述第二一阶RC滤波子电路的输出端，所述共模电感的另一端连接至所述差分转单端信号单元的输入端。

3.根据权利要求2所述的增量式编码器信号调理电路,其特征在于，所述差分转单端信号单元包括第三一阶RC滤波子电路、输入跨接电阻、正极第一电阻分压子电路、正极第二电阻分压子电路、负极第一电阻分压子电路、负极第二电阻分压子电路、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一比较器、第二比较器、5V电源端、24V电源端；所述第三一阶RC滤波子电路与所述输入保护及抗干扰单元的共模电感相连，所述输入跨接电阻连接至所述第三一阶RC滤波子电路两端；

所述正极第一电阻分压子电路一端连接至5V电源端，另一端连接输入第三一阶RC滤波子电路的电阻端；所述正极第二电阻分压子电路一端连接至地端，另一端连接输入第三一阶RC滤波子电路的电阻端；所述负极第一电阻分压子电路一端连接至5V电源端以及24V电源端，另一端连接第三一阶RC滤波子电路的电容端；

所述负极第二电阻分压子电路一端连接至地端，另一端连接第三一阶RC滤波子电路的电容端。

4.根据权利要求3所述的增量式编码器信号调理电路,其特征在于，所述第一比较器的同相端连接于所述正极第二电阻分压子电路中的两电阻连接点，所述第一比较器的反相端连接于所述负极第一电阻分压子电路中的两电阻连接点；所述第二比较器的同相端连接于所述负极第二电阻分压子电路中的两电阻连接点，所述第二比较器的反相端连接于所述正极第一电阻分压子电路中的两电阻连接点；

所述第一二极管连接至第一比较器同相端与地端之间，所述第二二极管连接至第一比较器反相端与地端之间，所述第三二极管连接至第二比较器同相端与地端之间，所述第四二极管连接至第二比较器反相端与地端之间。

5.根据权利要求2所述的增量式编码器信号调理电路,其特征在于，所述输入保护及抗干扰单元还包括第一钳位管及第二钳位管；所述第一钳位管连接至所述第一一阶RC滤波子电路的输出端，第二钳位管连接至第二一阶RC滤波子电路的输出端。

6.根据权利要求2所述的增量式编码器信号调理电路,其特征在于，所述输入保护及抗干扰单元还包括第一稳压二极管及第二稳压二极管；所述第一稳压二极管连接至所述第一一阶RC滤波子电路的输出端，所述第二稳压二极管连接至所述第二一阶RC滤波子电路的输出端。

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