專(zhuān)利名稱(chēng)：一種絕對(duì)式光電軸角編碼器精碼信號(hào)幅值自動(dòng)調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電傳感器技術(shù)領(lǐng)域中涉及的絕對(duì)式光電軸角編碼器精碼信號(hào)幅值
自動(dòng)調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
絕對(duì)式光電軸角編碼器具有固定零點(diǎn)，輸出代碼是軸角的單值函數(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，斷電后再工作不用重新標(biāo)定等優(yōu)點(diǎn)，在天文望遠(yuǎn)鏡、大型軍用跟蹤和定位系統(tǒng)等項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。 在編碼器系統(tǒng)中，等幅性是影響編碼器細(xì)分誤差的主要因素之一，但是由于其工作環(huán)境惡劣，溫度差異大，電子元器件長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用老化等因素都易使光電信號(hào)幅值發(fā)生變化，在實(shí)際使用過(guò)程中需要定期對(duì)信號(hào)進(jìn)行重新調(diào)整，目前采用的方法是通過(guò)人工調(diào)節(jié)機(jī)械電位器改變阻值，觀察示波器調(diào)整信號(hào)幅值，確保編碼器穩(wěn)定的工作，但是比較費(fèi)時(shí)，費(fèi)力。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于為了適應(yīng)編碼器在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、維修快速、方便的要求，提出了一種操作簡(jiǎn)便的絕對(duì)式光電軸角編碼器精碼信號(hào)幅值自動(dòng)調(diào)整方法，替代了以往人工示波器、螺絲刀調(diào)整手段，為光電編碼器精碼信號(hào)幅值自動(dòng)調(diào)整尋求到了一種新的途徑。 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題提供一種絕對(duì)式光電軸角編碼器精碼信號(hào)幅值自動(dòng)調(diào)整方法。 解決技術(shù)問(wèn)題的方案編碼器工作時(shí)，如需對(duì)精碼信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，用戶則通過(guò)串行通訊口向編碼器發(fā)出調(diào)幅指令，并轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器。編碼器微處理器查詢(xún)，判斷到該指令后，首先控制調(diào)幅電路調(diào)節(jié)信號(hào)的幅值，然后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放大電路輸出信號(hào)的幅值，重復(fù)此過(guò)程直到達(dá)到預(yù)定值為止。否則說(shuō)明信號(hào)無(wú)需調(diào)整，經(jīng)放大，A/D轉(zhuǎn)換器后輸入微處理器完成精碼信號(hào)細(xì)分計(jì)算 微處理器通過(guò)I2C總線控制數(shù)字電位器AD5254改變電阻值，達(dá)到調(diào)幅的目的。關(guān)
鍵點(diǎn)有二 一是準(zhǔn)確而快速的求取信號(hào)的幅值，二是確保調(diào)幅過(guò)程結(jié)束后，在編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)的
過(guò)程中各個(gè)點(diǎn)的幅值基本相等且接近理想值。為了解決以上兩問(wèn)題，設(shè)計(jì)了如下圖l所示
程序流程圖。 1)、求幅子程序 編碼器頭輸出的精碼信號(hào)為正弦信號(hào)，為了準(zhǔn)確而快速的求取正弦信號(hào)的峰值與谷值，在本設(shè)計(jì)中采用了逐次逼近平均法，如下圖2所示，首先判斷信號(hào)位于正弦信號(hào)單調(diào)遞增區(qū)間或單調(diào)遞減區(qū)間，若采集到三點(diǎn)連續(xù)上升，即
g(t3) > g(t2) > g(t》 (1) 則此時(shí)判斷信號(hào)位于正弦信號(hào)的單調(diào)遞增區(qū)間，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器MAX155與微處理器連續(xù)采樣比較，當(dāng)采集到一點(diǎn)ti，使式(2)成立。
g(ti+1) < g(t》> g(t卜》 (2) g(t》即為精碼信號(hào)的峰值，連續(xù)兩次求出信號(hào)的峰值，取其平均值作為精碼信號(hào)的峰值； 用上述同樣的方法可求出正弦信號(hào)的谷值。
2)、調(diào)幅過(guò)程 從圖1 (自動(dòng)調(diào)幅程序流程圖)可以看出調(diào)幅過(guò)程分兩步實(shí)現(xiàn)。 一 在編碼器頭轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，不斷求取精碼信號(hào)幅值與理想值比較，通過(guò)微處理器調(diào)節(jié)數(shù)字電位器改變電阻值使信號(hào)幅值達(dá)到理想值.二 由于碼盤(pán)刻劃及編碼器頭裝調(diào)的原因，在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中各個(gè)點(diǎn)的幅值不同，因此通過(guò)第二步調(diào)幅平均求幅比較法，即在一周內(nèi)每隔45°求一
f4， f5， f6， f7， f8。取其平均值作為精碼信號(hào)
(3)
次幅值，共八次，求取的幅值分別為&， f2， f3幅值f ，即
8TV. =臺(tái)人一 8 將其與理想值&比較，如果 f>f\ (4) 則通過(guò)微處理器調(diào)節(jié)數(shù)字電位器降低電阻值，如果 f<f\ (5) 則通過(guò)微處理器調(diào)節(jié)數(shù)字電位器增加電阻值，重復(fù)此過(guò)程直到其達(dá)到理想值。以達(dá)到在編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中各個(gè)點(diǎn)的幅值基本相同的目的。 本發(fā)明的積極效果該方法實(shí)現(xiàn)了光電編碼器精碼信號(hào)幅值的自動(dòng)調(diào)整，避免了通過(guò)人工調(diào)節(jié)機(jī)械電位器改變阻值，觀察示波器調(diào)整信號(hào)幅值費(fèi)時(shí)，費(fèi)力的弊端。適合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，操作簡(jiǎn)便，維修快速，精度較高。
圖1為自動(dòng)調(diào)幅程序流程圖
圖2多次比較求平均法示意圖
具體實(shí)施方案 本發(fā)明按圖l所示流程進(jìn)行，其中微控制器采用美國(guó)AD公司生產(chǎn)的AcU c841單片機(jī)。數(shù)字電位器采用ADI公司生產(chǎn)的AD5254型數(shù)字電位器。A/D轉(zhuǎn)換器采用美國(guó)maxum公司生產(chǎn)的MAX155型A/D轉(zhuǎn)換器。 舉例說(shuō)明具體調(diào)節(jié)方法首先判斷信號(hào)位于正弦信號(hào)單調(diào)遞增區(qū)間或單調(diào)遞減區(qū)間，若采集到三點(diǎn)連續(xù)上升，艮卩 g(t》=0. 50v， g(t2) = 0. 54v， g(t3) = 0. 60v， g(t3) > g(t2) > g(t》則此時(shí)判斷信號(hào)位于正弦信號(hào)的單調(diào)遞增區(qū)間，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器MAX155與單片機(jī)ADUC841處理，連續(xù)采樣比較，當(dāng)采集到一點(diǎn)t^，使得 g(t5。) = 1. 20v， g(t51) = 1. 32v， g(t52) = 1. 28v，則g(t52) < g(t51) > g(t50)
4
g(t51)即為精碼信號(hào)的峰值。連續(xù)兩次求出信號(hào)的峰值g(tj = 1. 32v，f (t51)=1. 34v，取其平均值1. 33v作為精碼信號(hào)的峰值，與在單片機(jī)ADUC841中設(shè)定的理想峰值5v比較，判斷1.33v〈5v，則單片機(jī)控制數(shù)字電位器AD5254加大電阻值，從而達(dá)到增大峰值的目的。不斷重復(fù)此過(guò)程，直到采集到一個(gè)峰值為4. 98v，接近5v，則第一步調(diào)幅結(jié)束，開(kāi)始第二步調(diào)幅。在0° ，45° ，90° ，135° ，180° ，215° ，270° ，315°附近分別求取信號(hào)幅值為4. 96v， 4. 98v， 4. 90v， 4. 90v， 4. 88v， 4. 94v， 4. 96v， 4. 92v，取其平均值4. 93v作為信號(hào)峰值，與理想值5v比較，4. 93v< 5v，則單片機(jī)ADUC841控制數(shù)字電位器AD5254增大電阻值，重復(fù)此過(guò)程，直到計(jì)算出一個(gè)峰值為4. 98v，接近5v，則第二步調(diào)幅結(jié)束，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)峰值的自動(dòng)調(diào)整，用同樣的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)谷值的自動(dòng)調(diào)整。
權(quán)利要求
一種絕對(duì)式光電軸角編碼器精碼信號(hào)幅值自動(dòng)調(diào)整方法，其特征在于關(guān)鍵之一是準(zhǔn)確而快速的求取信號(hào)的幅值，二是確保調(diào)幅過(guò)程結(jié)束后，在編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中各個(gè)點(diǎn)的幅值基本相等且接近理想值，具體方法步驟1)、求幅子程序編碼器頭輸出的精碼信號(hào)為正弦信號(hào)，為了準(zhǔn)確而快速的求取正弦信號(hào)的峰值與谷值，在本設(shè)計(jì)中采用了逐次逼近平均法，首先判斷信號(hào)位于正弦信號(hào)單調(diào)遞增區(qū)間或單調(diào)遞減區(qū)間，若采集到三點(diǎn)連續(xù)上升，即g(t3)＞g(t2)＞g(t1)(1)則此時(shí)判斷信號(hào)位于正弦信號(hào)的單調(diào)遞增區(qū)間，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器MAX155與微處理器連續(xù)采樣比較，當(dāng)采集到一點(diǎn)ti，使式(2)成立，g(ti+1)＜g(ti)＞g(ti-1)(2)g(ti)即為精碼信號(hào)的峰值，連續(xù)兩次求出信號(hào)的峰值，取其平均值作為精碼信號(hào)的峰值，用上述同樣的方法可求出正弦信號(hào)的谷值；2)、調(diào)幅過(guò)程調(diào)幅過(guò)程分兩步實(shí)現(xiàn)首先在編碼器頭轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，不斷求取精碼信號(hào)幅值與理想值比較，通過(guò)微處理器調(diào)節(jié)數(shù)字電位器改變電阻值使信號(hào)幅值達(dá)到理想值；其次由于碼盤(pán)刻劃及編碼器頭裝調(diào)的原因，在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中各個(gè)點(diǎn)的幅值不同，因此通過(guò)第二步調(diào)幅平均求幅比較法，即在一周內(nèi)每隔45°求一次幅值，共八次，求取的幅值分別為f1，f2，f3，f4，f5，f6，f7，f8，取其平均值作為精碼信號(hào)幅值f，即 <mrow><mi>f</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>8</mn></munderover><msub> <mi>f</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow> <mn>8</mn></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>將其與理想值fl比較，如果f＞fl (4)則通過(guò)微處理器調(diào)節(jié)數(shù)字電位器降低電阻值，如果f＜fl (5)則通過(guò)微處理器調(diào)節(jié)數(shù)字電位器增加電阻值，重復(fù)此過(guò)程直到其達(dá)到理想值。
全文摘要
一種絕對(duì)式光電軸角編碼器精碼信號(hào)幅值自動(dòng)調(diào)整方法。屬于光電傳感器技術(shù)領(lǐng)域。編碼器工作時(shí)，如需對(duì)精碼信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，編碼器微處理器查詢(xún)，判斷到該指令后，首先控制調(diào)幅電路調(diào)節(jié)信號(hào)的幅值，然后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放大電路輸出信號(hào)的幅值，重復(fù)此過(guò)程直到達(dá)到預(yù)定值為止。否則說(shuō)明信號(hào)無(wú)需調(diào)整，經(jīng)放大，A/D轉(zhuǎn)換器后輸入微處理器完成精碼信號(hào)細(xì)分計(jì)算。本發(fā)明的關(guān)鍵一是準(zhǔn)確而快速的求取信號(hào)的幅值，二是確保調(diào)幅過(guò)程結(jié)束后，在編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中各個(gè)點(diǎn)的幅值基本相等且接近理想值。該方法實(shí)現(xiàn)了光電編碼器精碼信號(hào)幅值的自動(dòng)調(diào)整，避免了人工調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)，費(fèi)力的弊端。適合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，操作簡(jiǎn)便，維修快速，精度較高。
文檔編號(hào)G01D3/028GK101713667SQ200910218058
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者祝成軍, 龍科慧 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所