本實(shí)用新型實(shí)施例涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種編碼器的電源管理及保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，伺服系統(tǒng)技術(shù)也得到了較大的發(fā)展，并且隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而得到普遍的應(yīng)用。其中，編碼器是伺服系統(tǒng)中的重要部件，伺服系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)精確的位置與速度控制，需要通過(guò)與伺服電機(jī)同軸的編碼器反饋位置信息等信息給驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高精度的閉環(huán)控制。編碼器時(shí)序的控制直接影響電機(jī)的初始位置的準(zhǔn)確性，因編碼器上電后，會(huì)上傳初始位置，但系統(tǒng)初始化需要較長(zhǎng)時(shí)間，這樣會(huì)出現(xiàn)電機(jī)初始位置錯(cuò)誤使電機(jī)出現(xiàn)跳動(dòng)。
此外，隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，伺服系統(tǒng)也越來(lái)越復(fù)雜，在接線調(diào)試中，往往將出現(xiàn)將編碼器的電源接錯(cuò)或短路，這樣輕則導(dǎo)致系統(tǒng)電源跳閘，重則導(dǎo)致電機(jī)編碼器或驅(qū)動(dòng)器損壞，甚至在系統(tǒng)電源被拉低的過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)器的控制IO出現(xiàn)異常，導(dǎo)致設(shè)備損壞或安全事故。
目前，針對(duì)上述兩種技術(shù)問(wèn)題，業(yè)界仍沒(méi)有提出很好解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種編碼器的電源管理及保護(hù)電路，以對(duì)編碼器的電源進(jìn)行有效管理和保護(hù)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種編碼器的電源管理及保護(hù)電路，包括開(kāi)關(guān)電路、電壓反饋電路以及控制器，其中開(kāi)關(guān)電路電連接于電源與編碼器之間，電壓反饋電路電連接開(kāi)關(guān)電路，并用于對(duì)開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓進(jìn)行反饋，控制器電連接開(kāi)關(guān)電路和電壓反饋電路，控制器在上電初始化完成后控制開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通，并進(jìn)一步根據(jù)電壓反饋電路的反饋電壓控制開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通和關(guān)閉。
其中，開(kāi)關(guān)電路包括PNP三極管、NPN三極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻，其中PNP三極管的發(fā)射極連接電源，PNP三極管的集電極連接編碼器，PNP三極管的基極經(jīng)第一電阻連接NPN三極管的集電極，NPN三極管的集電極經(jīng)第二電阻連接電源，NPN三極管的基極經(jīng)第三電阻連接控制器，并經(jīng)第四電阻連接NPN三極管的發(fā)射極，NPN三極管的發(fā)射極進(jìn)一步接地。
其中，開(kāi)關(guān)電路進(jìn)一步包括電容，NPN三極管的基極經(jīng)電容連接NPN三極管的發(fā)射極。
其中，第一電阻設(shè)置成使得PNP三極管在導(dǎo)通時(shí)處于飽和區(qū)域。
其中，PNP三極管的發(fā)射極和集電極之間的飽和壓降小于或等于0.1V。
其中，PNP三極管的最大工作電流小于0.5A。
其中，第三電阻和第四電阻設(shè)置成使得NPN三極管在導(dǎo)通時(shí)處于飽和區(qū)域。
其中，電壓反饋電路包括串聯(lián)于PNP三極管的集電極與地之間的第五電阻和第六電阻，其中控制器連接于第五電阻與第六電阻之間。
其中，控制器設(shè)置有通用輸入/輸出端口，電壓反饋電路的反饋電壓輸入通用輸入/輸出端口。
其中，控制器設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電壓反饋電路的反饋電壓輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果是：在本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的編碼器的電源管理及保護(hù)電路中，在控制器上電初始化完成后才控制開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通來(lái)對(duì)編碼器進(jìn)行供電，避免了系統(tǒng)初始化過(guò)長(zhǎng)，以至提前上電所導(dǎo)致的電機(jī)初始位置錯(cuò)誤，同時(shí)控制器根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓來(lái)控制開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通和關(guān)閉，有效避免編碼器的電源接錯(cuò)或短路所導(dǎo)致的一系列問(wèn)題。
附圖說(shuō)明
圖1是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的編碼器的電源管理及保護(hù)電路的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
參照?qǐng)D1所示，圖1是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的編碼器的電源管理及保護(hù)電路的示意圖。本實(shí)施例的編碼器的電源管理及保護(hù)電路包括開(kāi)關(guān)電路10、電壓反饋電路11以及控制器12。
開(kāi)關(guān)電路10電連接于電源VCC與編碼器20之間，電壓反饋電路11電連接開(kāi)關(guān)電路10，并用于對(duì)開(kāi)關(guān)電路10的輸出電壓進(jìn)行反饋，控制器12電連接開(kāi)關(guān)電路10和電壓反饋電路11，控制器12在上電初始化完成后控制開(kāi)關(guān)電路10導(dǎo)通，并進(jìn)一步根據(jù)電壓反饋電路11的反饋電壓控制開(kāi)關(guān)電路10的導(dǎo)通和關(guān)閉。
通過(guò)上述方式，在控制器12上電初始化完成后才控制開(kāi)關(guān)電路10導(dǎo)通來(lái)對(duì)編碼器20進(jìn)行供電，避免了系統(tǒng)初始化過(guò)長(zhǎng)，而編碼器20提前上電所導(dǎo)致的電機(jī)初始位置錯(cuò)誤，同時(shí)控制器12根據(jù)開(kāi)關(guān)電路10的輸出電壓來(lái)控制開(kāi)關(guān)電路10的導(dǎo)通和關(guān)閉，有效避免編碼器20的電源VCC接錯(cuò)或短路所導(dǎo)致的一系列問(wèn)題。
進(jìn)一步，在本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路10包括PNP三極管Q1、NPN三極管Q2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4，其中PNP三極管Q1的發(fā)射極連接電源VCC，PNP三極管Q1的集電極連接編碼器20，PNP三極管Q1的基極經(jīng)第一電阻R1連接NPN三極管Q2的集電極，NPN三極管Q2的集電極經(jīng)第二電阻R2連接電源VCC，NPN三極管Q2的基極經(jīng)第三電阻R3連接控制器12，并經(jīng)第四電阻R4 連接NPN三極管Q2的發(fā)射極，NPN三極管Q2的發(fā)射極進(jìn)一步接地GND。進(jìn)一步，NPN三極管Q2的基極經(jīng)電容C連接NPN三極管Q2的發(fā)射極。
在本實(shí)施例中，PNP三極管Q1是作為開(kāi)關(guān)管使用，因?yàn)槠滹柡蛯?dǎo)通電壓小，這樣可以盡可能地減小電源VCC的壓降。同時(shí)，為了能使得PNP三極管Q1在飽和導(dǎo)通時(shí)的電流輸出能力更大，在其前方增加NPN三極管Q2來(lái)驅(qū)動(dòng)PNP三極管Q1，使其在飽和導(dǎo)通時(shí)的基極產(chǎn)生穩(wěn)定且相對(duì)較大的電流(例如，4mA)，以確保PNP三極管Q1在工作時(shí)處于飽和導(dǎo)通的狀態(tài)。
在本實(shí)施例中，PNP三極管Q1優(yōu)選采用鍺材料的PNP三極管，該材料的PNP三極管的飽和壓降的發(fā)射極和集電極之間的飽和壓降小于或等于0.1V，這樣可以使編碼器20所接收的電壓更接近電源VCC的輸出電壓，即便編碼器20的導(dǎo)線線材較長(zhǎng)時(shí)(10m以上)，編碼器20也能正常工作。進(jìn)一步，PNP三極管Q1的最大工作電流優(yōu)選小于0.5A，因此確保最大工作電流遠(yuǎn)小于電源VCC的輸出能力，且其退保和速度較快，因此在編碼器20短路時(shí)，電源VCC不會(huì)被拉低，從而保證了系統(tǒng)的安全。
進(jìn)一步，第一電阻R1的選型主要考慮是使得PNP三極管Q1導(dǎo)通時(shí)處于飽和區(qū)域，且優(yōu)選是深度飽和區(qū)域，這樣也可以使PNP三極管Q1的導(dǎo)通壓降減小，第一電阻R1的阻值可以是1000歐姆。第三電阻R3和第四電阻R4的選型主要考慮是使得NPN三極管Q2在導(dǎo)通時(shí)處于飽和狀態(tài)，其阻值可以是1000歐姆和470歐姆，第二電阻R2起到對(duì)NPN三極管Q2的集電極進(jìn)行上拉的作用，其阻值可以是4700歐姆或10000歐姆。電容C的作用是防止上電時(shí)NPN三極管Q2的基極電流過(guò)大，其電容值可以是0.1uF。
在本實(shí)施例中，電壓反饋電路11包括串聯(lián)于PNP三極管Q1的集電極與地GND之間的第五電阻R5和第六電阻R6，其中控制器12連接于第五電阻R5與第六電阻R6之間。第五電阻R5與第六電阻R6的阻值可以是4990歐姆和10000歐姆電阻。在本實(shí)施例中，采用第五電阻R5和第六電阻R6串聯(lián)的分壓電路來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)電路10的輸出電壓進(jìn)行反饋，在其他實(shí)施例可以設(shè)計(jì)其他的電壓反饋電路。
進(jìn)一步，控制器12設(shè)置有通用輸入/輸出端口或模數(shù)轉(zhuǎn)換器121，電壓反饋電路11的反饋電壓輸入通用輸入/輸出端口或模數(shù)轉(zhuǎn)換器121。
其中，當(dāng)輸入通用輸入/輸出端口時(shí)，可以直接以中斷方式對(duì)控制器12進(jìn)行觸發(fā)。此時(shí)，控制器12僅需通過(guò)判斷反饋電壓的有無(wú)來(lái)判斷編碼器20的電源是否正常。而當(dāng)輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電壓反饋電路11的反饋電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較。
在上述電源管理及保護(hù)電路工作過(guò)程中，首選對(duì)控制器12進(jìn)行上電初始化，在控制器12上電初始化完成后，控制器12發(fā)送相應(yīng)控制信號(hào)給開(kāi)關(guān)電路10，此時(shí)NPN三極管Q2和PNP三極管Q1依次導(dǎo)通，進(jìn)而對(duì)編碼器20供電?？刂破?2若在預(yù)定時(shí)間范圍(例如，2ms)內(nèi)檢測(cè)到電壓反饋電路11的反饋電壓正常，則控制開(kāi)關(guān)電路10持續(xù)導(dǎo)通。隨后，控制器12每隔預(yù)定時(shí)間范圍(例如，62.5us)檢測(cè)依次電壓反饋電路11的反饋電壓是否正常。若正常，則控制開(kāi)關(guān)電路10持續(xù)導(dǎo)通，若不正常，則控制開(kāi)關(guān)電路10持續(xù)關(guān)閉。
綜上所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的編碼器的電源管理及保護(hù)電路中，在控制器上電初始化完成后才控制開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通來(lái)對(duì)編碼器進(jìn)行供電，避免了系統(tǒng)初始化過(guò)長(zhǎng)，而繼電器提前上電所導(dǎo)致的電機(jī)初始位置錯(cuò)誤，同時(shí)控制器根據(jù)開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓來(lái)控制開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通和關(guān)閉，有效避免編碼器的電源接錯(cuò)或短路所導(dǎo)致的一系列問(wèn)題。
以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施方式，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。