專(zhuān)利名稱(chēng)：正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器任意分頻裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明數(shù)字分頻領(lǐng)域，具體地說(shuō)設(shè)計(jì)一種正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器任意分頻裝 置及實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器是一種位移、速度傳感器，從技術(shù)角度來(lái)劃 分，它屬于增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出兩路相位差90°的A、B脈沖串行信 號(hào)，同時(shí)每轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)Z相脈沖信號(hào)。該型編碼器，計(jì)數(shù)起點(diǎn)可以任意設(shè)定，并可實(shí)現(xiàn)多圈 累加測(cè)量，每轉(zhuǎn)發(fā)出的Z相脈沖信號(hào)可以作為機(jī)械參考零點(diǎn)。編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)輸出的脈沖 序列，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備計(jì)數(shù)，就可以知道機(jī)械設(shè)備的當(dāng)前位置。該型旋轉(zhuǎn)編碼器存在的缺點(diǎn)是 不具備掉電計(jì)數(shù)功能，即系統(tǒng)掉電后，編碼器位置不能有絲毫的移動(dòng)，否則，再次上電后，很 可能會(huì)發(fā)生位置偏移，而且偏移量的大小完全未可知，雖然Z相脈沖具備位置校正功能，但 只能進(jìn)行整圈位置校正。鑒于正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器接口的簡(jiǎn)單、易用性，目前，在國(guó)內(nèi)位置伺服控制系 統(tǒng)中，依舊被廣泛采用，國(guó)產(chǎn)主流伺服電機(jī)依舊以差分正交串行輸出位置信號(hào)為主。在整套 位置伺服控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，編碼器位置信號(hào)除被反饋到伺服驅(qū)動(dòng)器外，往往還要被 反饋到上位裝置中，如參與位置環(huán)控制、系統(tǒng)超差保護(hù)、系統(tǒng)監(jiān)控等。上位裝置由于結(jié)構(gòu)、算 法、控制策略等的不同，直接來(lái)自旋轉(zhuǎn)編碼器的位置反饋信息，往往不能滿足系統(tǒng)的要求， 這時(shí)就會(huì)存在一個(gè)根據(jù)上位裝置的具體要求，如何實(shí)現(xiàn)正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器的任意分 頻技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器任意分頻技 術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法，利用高速計(jì)數(shù)器A對(duì)輸入的正交信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)單圈計(jì)數(shù)，用修正后的計(jì)數(shù) 值到預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)區(qū)中查詢(xún)，查詢(xún)到的具有固定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的結(jié)果被送到正交脈沖發(fā)生器，然 后將產(chǎn)生的分頻后的正交信號(hào)序列通過(guò)信號(hào)接口輸出。分頻后的正交信號(hào)通過(guò)另外一個(gè)高 速計(jì)數(shù)器B進(jìn)行單圈計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果與預(yù)分頻值進(jìn)行比較，將比較結(jié)果反饋到修正器，對(duì)計(jì) 數(shù)器A的輸出進(jìn)行修正，該方法可以實(shí)現(xiàn)正交串行脈沖序列的任意分頻。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器任意 分頻裝置，包括濾波器，其特征是正交輸入信號(hào)接濾波器的輸入端，濾波器的輸出接修正器 的一個(gè)輸入端，修正器的輸出接數(shù)據(jù)區(qū)的一個(gè)輸入端，數(shù)據(jù)區(qū)的輸出接正交脈沖發(fā)生器的 輸入端，正交脈沖發(fā)生器的一個(gè)輸出接信號(hào)接口的輸入端，信號(hào)接口輸出分頻后的正交信 號(hào)，正交脈沖發(fā)生器的另一個(gè)輸出接計(jì)數(shù)器B的輸入端，計(jì)數(shù)器B的輸出及運(yùn)算器的另一個(gè) 輸出分別接比較器的兩個(gè)輸入端，比較器的輸出接修正器的另一個(gè)輸入，設(shè)定單元及計(jì)數(shù) 器A的一個(gè)輸出分別接運(yùn)算器兩個(gè)輸入端，運(yùn)算器的一個(gè)輸出接數(shù)據(jù)區(qū)的一個(gè)輸入端。一種使用前述裝置實(shí)現(xiàn)正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器任意分頻的方法，其特征是分為二個(gè)步驟預(yù)設(shè)態(tài)及工作態(tài)；由設(shè)定單元確定待分頻值及輸出信號(hào)調(diào)理方式，信號(hào)源編碼 器旋轉(zhuǎn)二整圈，運(yùn)算器根據(jù)預(yù)設(shè)值、信號(hào)控制方式及計(jì)數(shù)器A的值進(jìn)行運(yùn)算得出數(shù)據(jù)表，輸 出到數(shù)據(jù)區(qū)；工作態(tài)時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)濾波器，進(jìn)入計(jì)數(shù)器A，計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)修正器修正，在預(yù)設(shè) 數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)查詢(xún)，查詢(xún)結(jié)果輸出到正交脈沖發(fā)生器，由正交脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正交信號(hào)，然 后經(jīng)信號(hào)接口輸出。正交脈沖發(fā)生器同時(shí)將輸出信號(hào)發(fā)送到計(jì)數(shù)器B，整圈計(jì)數(shù)結(jié)果被傳送 到比較器，與運(yùn)算器中預(yù)存的待分頻值比較，將結(jié)果輸送到修正器。本發(fā)明的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、純數(shù)字化，利用高速計(jì)數(shù)器A對(duì)輸入的正交信 號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)單圈計(jì)數(shù)，用修正后的計(jì)數(shù)值到預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)區(qū)中查詢(xún)，查詢(xún)到的具有固定數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)的結(jié)果被送到正交脈沖發(fā)生器，然后將產(chǎn)生的分頻后的正交信號(hào)序列通過(guò)信號(hào)接口輸 出。分頻后的正交信號(hào)通過(guò)另外一個(gè)高速計(jì)數(shù)器B進(jìn)行單圈計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果與預(yù)分頻值進(jìn) 行比較，將比較結(jié)果反饋到修正器，對(duì)計(jì)數(shù)器A的輸出進(jìn)行修正，可以實(shí)現(xiàn)正交串行脈沖序 列的任意分頻。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為本發(fā)明的原理框圖。圖中1.設(shè)定單元，2.運(yùn)算器，3.數(shù)據(jù)區(qū)，4.正交脈沖發(fā)生器，5.信號(hào)接口，6.濾 波器，7.計(jì)數(shù)器A，8.計(jì)數(shù)器B，9.比較器，10.修正器。
具體實(shí)施例方式圖1中，本發(fā)明系統(tǒng)包括有設(shè)定單元1、運(yùn)算器2、數(shù)據(jù)區(qū)3、正交脈沖發(fā)生器4、信 號(hào)接口 5、濾波器6、計(jì)數(shù)器A7、計(jì)數(shù)器B8、比較器9、修正器10。各組成模塊之間的連接關(guān) 系為正交輸入信號(hào)接濾波器6的輸入端，濾波器6的輸出接修正器10的一個(gè)輸入端，修 正器10的輸出接數(shù)據(jù)區(qū)3的一個(gè)輸入端，數(shù)據(jù)區(qū)3的輸出接正交脈沖發(fā)生器4的輸入端， 正交脈沖發(fā)生器4的一個(gè)輸出接信號(hào)接口 5的輸入端，信號(hào)接口 5輸出分頻后的正交信號(hào)。 正交脈沖發(fā)生器4的另一個(gè)輸出接計(jì)數(shù)器B8的輸入端，計(jì)數(shù)器B8的輸出及運(yùn)算器2的另 一個(gè)輸出分別接比較器9的兩個(gè)輸入端，比較器9的輸出接修正器10的另一個(gè)輸入。設(shè)定 單元1及計(jì)數(shù)器A7的一個(gè)輸出分別接運(yùn)算器2兩個(gè)輸入端，運(yùn)算器2的一個(gè)輸出接數(shù)據(jù)區(qū) 3的一個(gè)輸入端。所前述電路以CPLD/FPGA及E2PR0M為內(nèi)核載體單元，將電路全部構(gòu)造在該內(nèi)核單 元中。所述CPLD器件選用ALTERA公司的EPM570T100C5。本發(fā)明正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器任意分頻的實(shí)現(xiàn)方法主要分為二個(gè)步驟預(yù)設(shè)態(tài) 及工作態(tài)。由設(shè)定單元確定待分頻值及輸出信號(hào)調(diào)理方式，信號(hào)源編碼器旋轉(zhuǎn)二整圈，運(yùn)算 器根據(jù)預(yù)設(shè)值、信號(hào)控制方式及計(jì)數(shù)器A的值進(jìn)行運(yùn)算得出數(shù)據(jù)表，輸出到數(shù)據(jù)區(qū)；工作態(tài) 時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)濾波器，進(jìn)入計(jì)數(shù)器A，計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)修正器修正，在預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)查詢(xún)， 查詢(xún)結(jié)果輸出到正交脈沖發(fā)生器，由正交脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正交信號(hào)，然后經(jīng)信號(hào)接口輸出。 正交脈沖發(fā)生器同時(shí)將輸出信號(hào)發(fā)送到計(jì)數(shù)器B，整圈計(jì)數(shù)結(jié)果被傳送到比較器，與運(yùn)算器中預(yù)存的待分頻值比較，將結(jié)果輸送到修正器。在Z相脈沖有四種輸出態(tài)情況下(1/4T、1/2T、3/4T、Τ)，A、B、Z三相脈沖信號(hào)可組 成八種狀態(tài)四種由A、B兩相正交脈沖信號(hào)組成的常態(tài)，它們交替出現(xiàn)；四種由A、B、Z三相 正交脈沖信號(hào)組成的過(guò)零態(tài)，它們?cè)谡χ畠?nèi)零位處可出現(xiàn)一種狀態(tài)或連續(xù)出現(xiàn)兩種、三 種、四種狀態(tài)，視設(shè)定單元輸入的信號(hào)調(diào)理方式而定。在本發(fā)明中^85_0^85_1^85_2^85_3表示4、8兩相正交脈沖信號(hào)組成的四種 狀態(tài)；ABZS_0，ABZS_1, ABSZ_2, ABZS_3表示由A、B、Z三相正交脈沖信號(hào)所組成的過(guò)零態(tài)。1.Z相1/4T時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器任意分頻裝置，包括濾波器，其特征是正交輸入信號(hào) 接濾波器的輸入端，濾波器的輸出接修正器的一個(gè)輸入端，修正器的輸出接數(shù)據(jù)區(qū)的一個(gè) 輸入端，數(shù)據(jù)區(qū)的輸出接正交脈沖發(fā)生器的輸入端，正交脈沖發(fā)生器的一個(gè)輸出接信號(hào)接 口的輸入端，信號(hào)接口輸出分頻后的正交信號(hào)，正交脈沖發(fā)生器的另一個(gè)輸出接計(jì)數(shù)器B 的輸入端，計(jì)數(shù)器B的輸出及運(yùn)算器的另一個(gè)輸在分別接比較器的兩個(gè)輸入端，比較器的 輸出接修正器的另一個(gè)輸入，設(shè)定單元及計(jì)數(shù)器A的一個(gè)輸出分別接運(yùn)算器兩個(gè)輸入端， 運(yùn)算器的一個(gè)輸出接數(shù)據(jù)區(qū)的一個(gè)輸入端。
2.一種使用權(quán)利要求1所述裝置實(shí)現(xiàn)正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器任意分頻的方法，其特 征是分為二個(gè)步驟預(yù)設(shè)態(tài)及工作態(tài)；由設(shè)定單元確定待分頻值及輸出信號(hào)調(diào)理方式，信 號(hào)源編碼器旋轉(zhuǎn)二整圈，運(yùn)算器根據(jù)預(yù)設(shè)值、信號(hào)控制方式及計(jì)數(shù)器A的值進(jìn)行運(yùn)算得出 數(shù)據(jù)表，輸出到數(shù)據(jù)區(qū)；工作態(tài)時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)濾波器，進(jìn)入計(jì)數(shù)器A，計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)修正器修 正，在預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)查詢(xún)，查詢(xún)結(jié)果輸出到正交脈沖發(fā)生器，由正交脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正 交信號(hào)，然后經(jīng)信號(hào)接口輸出，正交脈沖發(fā)生器同時(shí)將輸出信號(hào)發(fā)送到計(jì)數(shù)器B，整圈計(jì)數(shù) 結(jié)果被傳送到比較器，與運(yùn)算器中預(yù)存的待分頻值比較，將結(jié)果輸送到修正器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種正交串行輸出旋轉(zhuǎn)編碼器任意分頻裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，屬于數(shù)字分頻技術(shù)領(lǐng)域。包括濾波器，其特征是正交輸入信號(hào)接濾波器的輸入端，濾波器的輸出接修正器的一個(gè)輸入端，修正器的輸出接數(shù)據(jù)區(qū)的一個(gè)輸入端，數(shù)據(jù)區(qū)的輸出接正交脈沖發(fā)生器的輸入端，正交脈沖發(fā)生器的一個(gè)輸出接信號(hào)接口的輸入端，信號(hào)接口輸出分頻后的正交信號(hào)，正交脈沖發(fā)生器的另一個(gè)輸出接計(jì)數(shù)器B的輸入端，計(jì)數(shù)器B的輸出及運(yùn)算器的另一個(gè)輸在分別接比較器的兩個(gè)輸入端，比較器的輸出接修正器的另一個(gè)輸入，設(shè)定單元及計(jì)數(shù)器A的一個(gè)輸出分別接運(yùn)算器兩個(gè)輸入端，運(yùn)算器的一個(gè)輸出接數(shù)據(jù)區(qū)的一個(gè)輸入端。
文檔編號(hào)G01D5/245GK102102997SQ20101060866
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者張琳, 房淑偉, 田亮, 邢瑞川 申請(qǐng)人:威海華東電源有限公司