一種傳感器采集處理電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種傳感器采集處理電路，具體地說，它是一種基于多圈格雷碼的旋轉(zhuǎn)編碼器的傳感器采集處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)編碼器作為一種位置傳感器，通常應(yīng)用在執(zhí)行器位置輸出反饋軸上，旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)的傳感器采集處理電路能夠在執(zhí)行器工作時(shí)，實(shí)時(shí)傳送當(dāng)前閥位位置狀態(tài)信息。格雷碼作為機(jī)械旋轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，在旋轉(zhuǎn)編碼其中已有使用，但是，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)編碼器的采集電路多數(shù)是增量式的，而被測(cè)的執(zhí)行器多為電動(dòng)與手動(dòng)互為切換，其閥位既可能由電動(dòng)控制，也可能是搖動(dòng)手輪控制，造成閥位改變；再者，在掉電后不能保存當(dāng)前位置信息，通電以后需要重新定位，斷電中搖動(dòng)手輪操作執(zhí)行器不知道當(dāng)前閥位處于什么位置，給調(diào)試和安裝帶來很大的麻煩。因此，迫切需要對(duì)現(xiàn)有編碼器采集電路進(jìn)行改進(jìn)，使之能夠與執(zhí)行器機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有機(jī)配合，不管執(zhí)行器掉電不掉電，還是切換為手動(dòng)或掉電后進(jìn)行搖動(dòng)手輪操作，都能準(zhǔn)確反饋當(dāng)前執(zhí)行器控制閥位輸出反饋軸的絕對(duì)位置，即當(dāng)前閥位位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種傳感器采集處理電路，該電路解決了當(dāng)前旋轉(zhuǎn)編碼器因外在工作條件改變，如執(zhí)行器斷電或者手動(dòng)電動(dòng)切換的影響，而不能準(zhǔn)確反映當(dāng)前執(zhí)行器控制的閥位的絕對(duì)位置的問題，提高了編碼器的安全性和穩(wěn)定性。
[0004]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]一種傳感器采集處理電路，其特征在于:該電路包括紅外發(fā)射電路、高位格雷碼編碼盤、低位格雷碼編碼盤、高位紅外接收電路、低位紅外接收電路、高位滯回電路、低位滯回電路、格雷碼數(shù)據(jù)生成電路；所述的紅外發(fā)射電路產(chǎn)生的紅外光分成二路，一路通過高位格雷碼編碼盤、高位紅外接收電路與高位滯回電路連接；另一路通過低位格雷碼編碼盤、低位紅外接收電路與低位滯回電路連接；高位滯回電路和低位滯回電路的輸出端共接于格雷碼數(shù)據(jù)生成電路，格雷碼數(shù)據(jù)生成電路與微處理器電路連接。
[0006]本實(shí)用新型中，所述的高位紅外接收電路和低位紅外接收電路均包括8個(gè)紅外接收管，8個(gè)紅外接收管電路電源為5V，接收管的工作電流為0.2mA，每個(gè)接收管輸出信號(hào)為低電平或高電平。
[0007]所述紅外發(fā)射電路包括8個(gè)紅外發(fā)射管，其中，8個(gè)紅外發(fā)射管電路電源為5V，發(fā)射管的工作電流為20mA。
[0008]所述的高位格雷碼編碼盤、低位格雷碼編碼盤的格雷碼均為8位。
[0009]所述高位滯回電路和低位滯回電路均包括基準(zhǔn)電壓電路、滯回比較器電路，其中:基準(zhǔn)電壓電路由串聯(lián)電阻、電壓跟隨器構(gòu)成，電壓跟隨器包括LMV358，基準(zhǔn)電壓電路的基準(zhǔn)電壓為2個(gè)1.5V ;滯回比較器電路包括4個(gè)差動(dòng)比較器LM339，由基準(zhǔn)電壓和反向輸入端產(chǎn)生兩個(gè)滯回比較電壓0.6V和3V ;高位滯回電路中的滯回比較器電路的輸入端接基準(zhǔn)電壓電路、高位紅外接收電路，低位滯回電路中的滯回比較器電路的輸入端接基準(zhǔn)電壓電路、低位紅外接收電路，輸出端共同連接格雷碼數(shù)據(jù)生成電路。由于一路滯后電路對(duì)應(yīng)接收一路從紅外接收電路輸入信號(hào)，因此，一路滯后電路輸出8位信號(hào)給雷碼數(shù)據(jù)生成電路。
[0010]所述的格雷碼數(shù)據(jù)生成電路包括二片并入串出的器件MC14021，二個(gè)MC14021分別接入高位滯回電路和低位滯回電路，在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)，并入串出一組16位二進(jìn)制串行數(shù)據(jù)。
[0011]本實(shí)用新型中，為了避免發(fā)生錯(cuò)誤讀取，同時(shí)延長(zhǎng)發(fā)射和接受管的使用壽命，發(fā)射和接收電路均采用了恒流供電，滯回電路整形，SPI接口電路輸出，大大提高了編碼器數(shù)值輸出的穩(wěn)定和可靠。
[0012]本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是:本傳感器采集電路通過高位、低位格雷碼盤直接反應(yīng)機(jī)械傳動(dòng)信號(hào)，即與機(jī)械結(jié)構(gòu)的配合，有效解決了執(zhí)行器掉電后或者掉電搖動(dòng)手輪操作改變閥位，都能實(shí)時(shí)記憶當(dāng)前執(zhí)行器的閥位狀態(tài)。并且，本實(shí)用新型通過雷碼數(shù)據(jù)生成電路產(chǎn)生二進(jìn)制16位串行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制最大是65535，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈是64個(gè)碼值，所以對(duì)應(yīng)能記憶1024圈。一圈64個(gè)碼值對(duì)應(yīng)360度，因此每圈分辨率達(dá)到7.2度，提高編碼器的精度和使用的安全穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0013]圖1本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2本實(shí)用新型中紅外發(fā)射電路四個(gè)發(fā)射單元的原理圖。
[0015]圖3本實(shí)用新型中高位紅外接收電路和低位紅外接收電路中四個(gè)接收單元的原理圖。
[0016]圖4本實(shí)用新型中高位滯回電路和低位滯回電路中一個(gè)差動(dòng)比較器單元的原理圖。
[0017]圖5本實(shí)用新型中格雷碼數(shù)據(jù)生成電路的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖具體介紹本實(shí)用新型的實(shí)施方案:
[0019]圖1所示，本實(shí)用新型的一種傳感器采集處理電路，由紅外發(fā)射電路、高位格雷碼編碼盤、低位格雷碼編碼盤、二路紅外接收電路(高位紅外接收電路和低位紅外接收電路)、二路滯回電路(高位滯回電路和低位滯回電路)、格雷碼數(shù)據(jù)生成電路組成，其中一路滯回電路包括基準(zhǔn)電壓電路、滯回比較器電路。本方案中，紅外發(fā)射電路發(fā)射的紅外光被分為兩路，分別對(duì)應(yīng)于高位格雷碼編碼盤、低位格雷碼編碼盤，二路透過高位格雷碼編碼盤、低位格雷碼編碼盤的紅外光，各由一路紅外接收電路和一路滯回電路接收、處理和輸出光電信號(hào)，然后二路合并輸入給格雷碼數(shù)據(jù)生成電路生成格雷碼數(shù)據(jù)。格雷碼數(shù)據(jù)生成電路與微處理器電路連接，微處理器電路接受格雷碼數(shù)據(jù)對(duì)編碼器進(jìn)行精確控制。
[0020]由于本方案目的是輸出16位格雷碼數(shù)據(jù)，因此，紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)為8路紅外光，由光束被機(jī)械裝置束成兩路各8束平行光(即對(duì)應(yīng)為16位)，對(duì)應(yīng)于高位格雷碼編碼盤和低位格雷碼編碼盤，兩個(gè)格雷碼編碼盤的格雷碼均為8位，而紅外接