星載絕對式光電碼盤粗碼譯碼電路及采用該電路實現(xiàn)的自適應(yīng)采樣法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及的是光電軸角測量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于激光通信具有高保密性、高傳輸效率等優(yōu)點(diǎn)，近年來，空間激光通信得到了越 來越多國家的重視，隨著海洋2號衛(wèi)星光通信終端的研發(fā)成功，我國已進(jìn)入空間激光通信 的先進(jìn)行列。絕對式光電碼盤作為一種典型的角位置、角速度傳感器，W其高精度、高可靠 性、易于加工制造的特點(diǎn)在精密制造、精密測量、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0003] 在高精度光電碼盤制作中，常采用粗碼、中精碼、精碼相結(jié)合的復(fù)合刻劃模式。其 中，為了保證可靠性和高精度，粗碼部分一般采用矩陣碼編碼方式，且一般采用電壓比較器 進(jìn)行譯碼處理；
[0004] 已有的光電碼盤采樣譯碼電路，其組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，由光電碼盤、采樣電阻、 基準(zhǔn)比較電壓、電壓比較器、鎖存器、精碼、中精碼譯碼模塊和DSP處理器等部分組成；其電 壓比較器基準(zhǔn)比較電壓常采用固定電壓源供電，當(dāng)環(huán)境溫度改變時，采樣電阻阻值、光電碼 盤讀數(shù)頭輸出的光電流均會發(fā)生變化，從而引起采樣電壓的變化，該就造成了碼盤同一物 理位置下對應(yīng)不同采樣電壓的現(xiàn)象，更嚴(yán)重的是梯形電壓的峰值也發(fā)生了變化，因此時基 準(zhǔn)比較電壓固定不變，粗碼采樣信號經(jīng)電壓比較器后輸出的矩形波占空比偏離50%，W至 于數(shù)值采樣譯碼后出現(xiàn)跳碼問題，該對后續(xù)激光通信粗瞄跟蹤系統(tǒng)的控制造成了不利的影 響；
[0005] 此外，12位粗碼采樣譯碼電路，共需要12個運(yùn)算放大器、兩片8通道鎖存器及24 個分壓電阻，該的增加了硬件電路復(fù)雜性，增大了電路板尺寸，不利于保證系統(tǒng)可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是為了解決目前粗碼采樣譯碼電路存在的跳碼、電路結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜及誤碼 率高導(dǎo)致的采樣精度低的問題，本發(fā)明提供了一種星載絕對式光電碼盤粗碼自適應(yīng)采樣 法。
[0007] 星載絕對式光電碼盤粗碼譯碼電路，它包括光電碼盤、1號采樣電阻、精碼及中精 碼譯碼模塊、2號采樣電阻、限流電阻和DSP處理器；
[000引所述的光電碼盤的精碼光電流信號輸出端同時與1號采樣電阻的一端和精碼及 中精碼譯碼模塊的電壓信號輸入端連接，1號采樣電阻的另一端接電源地，
[0009] 精碼及中精碼譯碼模塊的數(shù)字信號輸出端與DSP處理器的精碼數(shù)字信號輸入端 連接，
[0010] DSP處理器的控制信號輸出端與精碼及中精碼譯碼模塊的控制信號輸入端連接；
[0011] 光電碼盤的粗碼光電流信號輸出端同時與2號采樣電阻的一端和限流電阻的一 端連接，2號采樣電阻的另一端接電源地，限流電阻的另一端與DSP處理器的粗碼電壓信號 輸入端連接。
[0012] 采用星載絕對式光電碼盤粗碼譯碼電路實現(xiàn)的光電碼盤粗碼自適應(yīng)采樣法，該粗 碼自適應(yīng)采樣法包括如下步驟：
[0013] 步驟一：在18°C至25°C條件下通過示波器或電壓表獲得光電碼盤粗碼電壓的基 準(zhǔn)比較電壓a;
[0014] 步驟二：系統(tǒng)上電后，令平均比較電壓m = 0,上電初始化時間Time = 0，
[001引步驟S ;令采樣計數(shù)值n = 1，采樣電壓之和sum = m ;
[0016] 步驟四；DSP處理器的粗碼電壓信號輸入端對接收的粗碼電壓Ui進(jìn)行讀取，每讀 取一次粗碼電壓Ui;
[0017] 步驟五厘新采樣電壓之和sum,執(zhí)行sum = sum+Ui;
[001引步驟六；更新平均比較電壓m，執(zhí)行m = sum/n ;
[0019] 步驟走厘新采樣計數(shù)值n，執(zhí)行n = n+1后，當(dāng)采樣計數(shù)值n<2ie時，執(zhí)行步驟八， 當(dāng)采樣計數(shù)值n = 2"時，執(zhí)行步驟S ;
[0020] 步驟八；更新上電初始化時間Time,執(zhí)行Time = Time+0. 001 ;
[0021] 步驟九：通過下述公式獲得粗碼譯碼值V后執(zhí)行步驟四，該公式為：
[0022]
【主權(quán)項】
1. 星載絕對式光電碼盤粗碼譯碼電路，其特征在于，它包括光電碼盤（1)、1號采樣電 阻（2)、精碼及中精碼譯碼模塊（3)、2號采樣電阻（4)、限流電阻妨和DSP處理器做； 所述的光電碼盤（1)的精碼光電流信號輸出端同時與1號采樣電阻（2)的一端和精碼 及中精碼譯碼模塊（3)的電壓信號輸入端連接，1號采樣電阻（2)的另一端接電源地， 精碼及中精碼譯碼模塊（3)的數(shù)字信號輸出端與DSP處理器（6)的精碼數(shù)字信號輸入 端連接， DSP處理器化）的控制信號輸出端與精碼及中精碼譯碼模塊（3)的控制信號輸入端連 接； 光電碼盤（1)的粗碼光電流信號輸出端同時與2號采樣電阻（4)的一端和限流電阻 (5)的一端連接，2號采樣電阻（4)的另一端接電源地，限流電阻巧）的另一端與DSP處理 器化）的粗碼電壓信號輸入端連接。
2. 采用權(quán)利要求1所述的星載絕對式光電碼盤粗碼譯碼電路實現(xiàn)的光電碼盤粗碼自 適應(yīng)采樣法，其特征在于，該粗碼自適應(yīng)采樣法包括如下步驟： 步驟一：在18°C至25°C條件下通過示波器或電壓表獲得光電碼盤（1)粗碼電壓的基準(zhǔn) 比較電壓a ; 步驟二：系統(tǒng)上電后，令平均比較電壓m = 0,上電初始化時間Time = 0， 步驟S ;令采樣計數(shù)值n = 1，采樣電壓之和sum = m ; 步驟四；DSP處理器（6)的粗碼電壓信號輸入端對接收的粗碼電壓Ui進(jìn)行讀取，每讀取 一次粗碼電壓Ui; 步驟五厘新采樣電壓之和sum,執(zhí)行sum = sum+Ui; 步驟六；更新平均比較電壓m，執(zhí)行m = sum/n ; 步驟走：更新采樣計數(shù)值n，執(zhí)行n = n+1后，當(dāng)采樣計數(shù)值n<2ie時，執(zhí)行步驟八，當(dāng)采 樣計數(shù)值n = 2"時，執(zhí)行步驟S ; 步驟八；更新上電初始化時間Time,執(zhí)行Time = Time+0. 001 ; 步驟九：通過下述公式獲得粗碼譯碼值V后執(zhí)行步驟四，該公式為：
)
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用星載絕對式光電碼盤粗碼譯碼電路實現(xiàn)的光電碼盤粗 碼自適應(yīng)采樣法，其特征在于，在步驟四和步驟五之間增加步驟四一， 步驟四一為；判斷Ui與U H是否相等， 判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟八牛
判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟五，其中，Uh表示粗碼電壓Ui的上一次的粗碼采樣電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用星載絕對式光電碼盤粗碼譯碼電路實現(xiàn)的光電碼盤粗 碼自適應(yīng)采樣法，所述的步驟一中，在18°C至25°C條件下通過示波器或電壓表多次測量且 取平均值獲得光電碼盤（1)粗碼電壓的基準(zhǔn)比較電壓a。

【專利摘要】星載絕對式光電碼盤粗碼譯碼電路及采用該電路實現(xiàn)的自適應(yīng)采樣法，涉及光電軸角測量技術(shù)領(lǐng)域。解決了目前粗碼采樣譯碼電路存在的跳碼、電路結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜及誤碼率高導(dǎo)致的采樣精度低的問題。光電碼盤的精碼光電流信號輸出端同時與1號采樣電阻的一端和精碼及中精碼譯碼模塊的電壓信號輸入端連接，1號采樣電阻的另一端接電源地，精碼及中精碼譯碼模塊的數(shù)字信號輸出端與DSP處理器的精碼數(shù)字信號輸入端連接，DSP處理器的控制信號輸出端與精碼及中精碼譯碼模塊的控制信號輸入端連接；光電碼盤的粗碼光電流信號輸出端同時與2號采樣電阻的一端和限流電阻的一端連接，2號采樣電阻的另一端接電源地。它主要應(yīng)用在光電軸角測量上。
【IPC分類】G01D3-036, G01D3-028
【公開號】CN104596550
【申請?zhí)枴緾N201510041410
【發(fā)明人】陳興林, 徐川川, 崔寧, 于志亮, 曹開銳, 劉楊, 李松, 羅文嘉, 高怡然
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月28日