專利名稱：四倍細(xì)分的圓光柵編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可四倍細(xì)分的圓光柵編碼器。
圓光柵編碼器包括游標(biāo)光柵與圓光柵組成的掃描系統(tǒng)和光電系統(tǒng)以及整形電路，它是利用游標(biāo)光柵與圓光柵組成的掃描系統(tǒng)和光電系統(tǒng)與整形電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)，將轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度變換為脈沖個(gè)數(shù)。它的測(cè)角分辨率取決于圓光柵整周刻線數(shù)。例如刻線3600條時(shí)，其測(cè)角分辨率的理想值是0.1度。如要求更高的測(cè)角分辨率則需采用線條數(shù)更多的光柵編碼器。增加刻線條數(shù)，不僅有較高的技術(shù)難度，而且商品化的光柵編碼器的價(jià)格與它的刻線條數(shù)近似成正比。顯然，用傳統(tǒng)的增加刻線條數(shù)的方法提高測(cè)角分辨率不是理想的技術(shù)路線。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是在不改變光柵編碼器刻線條數(shù)的前題下，成倍地提高光柵編碼器的測(cè)角分辨率。新方案在提高測(cè)角分辨率的同時(shí)，不僅能避免很高的技術(shù)難度，同時(shí)也不提高編碼器的成本。
完成該任務(wù)的方案，是建立在中國實(shí)用新型專利“圓光柵編碼器的預(yù)處理器”(本申請(qǐng)人，96263294.6號(hào))的基礎(chǔ)上的，同時(shí)綜合應(yīng)用圓光柵編碼器和光電碼盤兩種工作原理用圓光柵編碼器產(chǎn)生的脈沖測(cè)定轉(zhuǎn)角的步進(jìn)數(shù)(在這里稱為“大數(shù)”)，并用下述的光電碼盤原理測(cè)出“尾數(shù)”，兩者拼接，可提高測(cè)角分辨率四倍。當(dāng)轉(zhuǎn)軸勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，一般圓光柵編碼器輸出相位差90°的兩路方波信號(hào)，其一為正弦信號(hào)，另一路為余弦信號(hào)。其中正弦信號(hào)的一個(gè)特定沿，在不同轉(zhuǎn)向時(shí)，可能是上升沿，也可能是下降沿，而加裝預(yù)處理器電路后，無論正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，均采用正弦信號(hào)特定的沿作為計(jì)數(shù)脈沖的觸發(fā)信號(hào)。該觸發(fā)沿確定后，再采用光電碼盤獲得“尾數(shù)”。在兩個(gè)觸發(fā)沿之間，正弦信號(hào)和余弦信號(hào)產(chǎn)生四種組合，不同組合即表示不同的細(xì)分區(qū)，如下表所示細(xì)分區(qū)代號(hào)ABCD正弦信號(hào)電平(反向)OO11Fc1余弦信號(hào)電平(反向)O11OFc1A、B、C、D四個(gè)細(xì)分區(qū)的代碼分別為00、01、11、10，采用譯碼電路將11譯成10；10譯成11；00和01保持不變。它代表十進(jìn)制的0、1、2、3。假定由A→D方向?yàn)檎?，尾?shù)值可按下式計(jì)算。360o4×N·M]]>式中N為圓光柵線條數(shù)，M為上述區(qū)號(hào)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)(1、2、3、4中的一個(gè))。實(shí)用時(shí)，“大數(shù)”與“尾數(shù)”相加，即可得到四分后的轉(zhuǎn)角值。計(jì)數(shù)脈沖為P時(shí)，轉(zhuǎn)角為360oN·P+360o4×N·M]]>完成上述功能的裝置是四倍細(xì)分的圓光柵編碼器，包括游標(biāo)光柵與圓光柵組成的掃描系統(tǒng)和光電系統(tǒng)以及整形電路，并加裝有預(yù)處理器，與現(xiàn)有預(yù)處理器相同的是設(shè)有正轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器、反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器，其中編碼器的±Ua0端經(jīng)接收電路后，直接接輸出端，±Ua1端經(jīng)接收電路后，接正轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器，同時(shí)經(jīng)一反向器接反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器，編碼器的±Ua2端經(jīng)接收電路及反向器后，同時(shí)接正、反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器，正轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器和反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器之間設(shè)有互鎖連線。其特征是設(shè)有一個(gè)雙向計(jì)數(shù)器，±Ua0及正轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器、反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器同時(shí)接雙向計(jì)數(shù)器，雙向計(jì)數(shù)器接輸出端，同時(shí)，正弦脈沖接收電路和余弦脈沖接收電路的輸出分別經(jīng)反向器接細(xì)碼輸出端。
本設(shè)計(jì)在不改變光柵編碼器刻線條數(shù)的前題下，將圓光柵編碼器的測(cè)角分辨率提高了四倍。用本方案提高測(cè)角分辨率時(shí)，避免了增加刻線數(shù)時(shí)的技術(shù)難度，同時(shí)也沒有增加編碼器的成本。
現(xiàn)結(jié)合附圖與實(shí)施例作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型工作原理方框圖；圖2為實(shí)施例1的電路圖。
實(shí)施例1，參照?qǐng)D1、圖2由碼盤輸出的三對(duì)差分信號(hào)(零點(diǎn)±Ua0、正弦±Ua1、余弦±Ua2)，經(jīng)長(zhǎng)線接收器(即接收電路)接收后，分別輸出TTL電平的零點(diǎn)信號(hào)、正弦信號(hào)和余弦信號(hào)。其中正弦和余弦信號(hào)一路經(jīng)反向器作為位置細(xì)碼(FC1、FC0)輸出，另一路SIN、SIN-、Cos-分別送到由D觸發(fā)器、單穩(wěn)和或非門組成的正、反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器，正、反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器輸出的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)送到16位雙向二進(jìn)制計(jì)數(shù)器直接計(jì)數(shù)，最終碼盤位置由計(jì)數(shù)器直接讀出。同時(shí)，設(shè)有雙向計(jì)數(shù)器的零點(diǎn)信號(hào)預(yù)置電路。用零點(diǎn)信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，可方便零點(diǎn)修正。
權(quán)利要求1.一種四倍細(xì)分的圓光柵編碼器，包括游標(biāo)光柵與圓光柵組成的掃描系統(tǒng)和光電系統(tǒng)以及整形電路，并加裝有預(yù)處理器電路，預(yù)處理電路設(shè)有正轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器、反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器，其中編碼器的±Ua0端經(jīng)接收電路后，直接接輸出端，±Ua1端經(jīng)接收電路后，接正轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器，同時(shí)經(jīng)一反向器接反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器，編碼器的±Ua2端經(jīng)接收電路及反向器后，同時(shí)接正、反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器，正轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器和反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器之間設(shè)有互鎖連線，其特征是設(shè)有一個(gè)雙向計(jì)數(shù)器，±Ua0及正轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器、反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器同時(shí)接雙向計(jì)數(shù)器，雙向計(jì)數(shù)器接輸出端，同時(shí)，正弦脈沖接收電路和余弦脈沖接收電路的輸出分別經(jīng)反向器接細(xì)碼輸出端。
2.按照權(quán)利要求1所說的四倍細(xì)分的圓光柵編碼器，其特征是所說的雙向計(jì)數(shù)器采用一只16位雙向二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
3.按照權(quán)利要求1或2所說的四倍細(xì)分的圓光柵編碼器，其特征是設(shè)有雙向計(jì)數(shù)器的零點(diǎn)信號(hào)預(yù)置電路。
專利摘要四倍細(xì)分的圓光柵編碼器包括光電系統(tǒng)、整形電路及預(yù)處理器,其中Ua0端經(jīng)接收器接輸出端,Ua1端經(jīng)接收器接正轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器,同時(shí)經(jīng)反向器接反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器,Ua2端經(jīng)接收電路及反向器接正、反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器,后兩者之間設(shè)有互鎖連線。其特征是:Ua0及正、反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器同時(shí)接一個(gè)雙向計(jì)數(shù)器,再接輸出端,正弦、余弦脈沖接收器分別經(jīng)反向器接細(xì)碼輸出端。本設(shè)計(jì)不改變光柵編碼器刻線條數(shù)而將測(cè)角分辯率提高了四倍。
文檔編號(hào)G01D13/12GK2320988SQ9724301
公開日1999年5月26日 申請(qǐng)日期1997年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月5日
發(fā)明者徐之材, 姚騎均 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)