CN2320988Y - 四倍细分的圆光栅编码器 - Google Patents

Abstract

四倍细分的圆光栅编码器包括光电系统、整形电路及预处理器,其中Ua0端经接收器接输出端,Ua1端经接收器接正转脉冲发生器,同时经反向器接反转脉冲发生器,Ua2端经接收电路及反向器接正、反转脉冲发生器,后两者之间设有互锁连线。其特征是:Ua0及正、反转脉冲发生器同时接一个双向计数器,再接输出端,正弦、余弦脉冲接收器分别经反向器接细码输出端。本设计不改变光栅编码器刻线条数而将测角分辩率提高了四倍。

Description

四倍细分的圆光栅编码器

本实用新型涉及一种可四倍细分的圆光栅编码器。

圆光栅编码器包括游标光栅与圆光栅组成的扫描系统和光电系统以及整形电路，它是利用游标光栅与圆光栅组成的扫描系统和光电系统与整形电路产生脉冲信号，将转轴的转动角度变换为脉冲个数。它的测角分辨率取决于圆光栅整周刻线数。例如刻线3600条时，其测角分辨率的理想值是0.1度。如要求更高的测角分辨率则需采用线条数更多的光栅编码器。增加刻线条数，不仅有较高的技术难度，而且商品化的光栅编码器的价格与它的刻线条数近似成正比。显然，用传统的增加刻线条数的方法提高测角分辨率不是理想的技术路线。

本实用新型的发明目的是：在不改变光栅编码器刻线条数的前题下，成倍地提高光栅编码器的测角分辨率。新方案在提高测角分辨率的同时，不仅能避免很高的技术难度，同时也不提高编码器的成本。

完成该任务的方案，是建立在中国实用新型专利“圆光栅编码器的预处理器”(本申请人，96263294.6号)的基础上的，同时综合应用圆光栅编码器和光电码盘两种工作原理：用圆光栅编码器产生的脉冲测定转角的步进数(在这里称为“大数”)，并用下述的光电码盘原理测出“尾数”，两者拼接，可提高测角分辨率四倍。当转轴匀速旋转时，一般圆光栅编码器输出相位差90°的两路方波信号，其一为正弦信号，另一路为余弦信号。其中正弦信号的一个特定沿，在不同转向时，可能是上升沿，也可能是下降沿，而加装预处理器电路后，无论正转、反转，均采用正弦信号特定的沿作为计数脉冲的触发信号。该触发沿确定后，再采用光电码盘获得“尾数”。在两个触发沿之间，正弦信号和余弦信号产生四种组合，不同组合即表示不同的细分区，如下表所示：

细分区代号            A    B    C    D

正弦信号电平(反向)    O    O    1    1    Fc1

余弦信号电平(反向)    O    1    1    O    Fc1

A、B、C、D四个细分区的代码分别为：00、01、11、10，采用译码电路将11译成10；10译成11；00和01保持不变。它代表十进制的0、1、2、3。假定由A→D方向为正，尾数值可按下式计算。 $\frac{{360}^o}{4\×N}\·M$

式中N为圆光栅线条数，M为上述区号对应的十进制数(1、2、3、4中的一个)。实用时，“大数”与“尾数”相加，即可得到四分后的转角值。计数脉冲为P时，转角为： $\frac{{360}^o}{N}\·P+\frac{{360}^o}{4\×N}\·M$

完成上述功能的装置是四倍细分的圆光栅编码器，包括游标光栅与圆光栅组成的扫描系统和光电系统以及整形电路，并加装有预处理器，与现有预处理器相同的是：设有正转脉冲发生器、反转脉冲发生器，其中编码器的±Ua0端经接收电路后，直接接输出端，±Ua1端经接收电路后，接正转脉冲发生器，同时经一反向器接反转脉冲发生器，编码器的±Ua2端经接收电路及反向器后，同时接正、反转脉冲发生器，正转脉冲发生器和反转脉冲发生器之间设有互锁连线。其特征是：设有一个双向计数器，±Ua0及正转脉冲发生器、反转脉冲发生器同时接双向计数器，双向计数器接输出端，同时，正弦脉冲接收电路和余弦脉冲接收电路的输出分别经反向器接细码输出端。

本设计在不改变光栅编码器刻线条数的前题下，将圆光栅编码器的测角分辨率提高了四倍。用本方案提高测角分辨率时，避免了增加刻线数时的技术难度，同时也没有增加编码器的成本。

现结合附图与实施例作进一步说明。

图1为本实用新型工作原理方框图；

图2为实施例1的电路图。

实施例1，参照图1、图2：由码盘输出的三对差分信号(零点±Ua0、正弦±Ua1、余弦±Ua2)，经长线接收器(即接收电路)接收后，分别输出TTL电平的零点信号、正弦信号和余弦信号。其中正弦和余弦信号一路经反向器作为位置细码(FC1、FC0)输出，另一路SIN、SIN-、Cos-分别送到由D触发器、单稳和或非门组成的正、反转脉冲发生器，正、反转脉冲发生器输出的正转、反转脉冲信号送到16位双向二进制计数器直接计数，最终码盘位置由计数器直接读出。同时，设有双向计数器的零点信号预置电路。用零点信号对计数器进行预置，可方便零点修正。

Claims (3)

1、一种四倍细分的圆光栅编码器，包括游标光栅与圆光栅组成的扫描系统和光电系统以及整形电路，并加装有预处理器电路，预处理电路设有正转脉冲发生器、反转脉冲发生器，其中编码器的±Ua0端经接收电路后，直接接输出端，±Ua1端经接收电路后，接正转脉冲发生器，同时经一反向器接反转脉冲发生器，编码器的±Ua2端经接收电路及反向器后，同时接正、反转脉冲发生器，正转脉冲发生器和反转脉冲发生器之间设有互锁连线，其特征是：设有一个双向计数器，±Ua0及正转脉冲发生器、反转脉冲发生器同时接双向计数器，双向计数器接输出端，同时，正弦脉冲接收电路和余弦脉冲接收电路的输出分别经反向器接细码输出端。

2、按照权利要求1所说的四倍细分的圆光栅编码器，其特征是：所说的双向计数器采用一只16位双向二进制计数器。

3、按照权利要求1或2所说的四倍细分的圆光栅编码器，其特征是：设有双向计数器的零点信号预置电路。

Images