增量式光电编码器信号处理电路的设计与实现

力 ， 电编 码 器 输 出 信 号 需 经 光 电 隔 离后 才 能 进 行 鉴 相 以 及 光 频 率 电压 转 换 。 电 路 中 采 用 光 耦Ｔ Ｌ ２ — 以实 现 对 于 脉 冲 本 Ｐ ５ １２
信 号 的光 电 隔离 ［ ２ １ 。
收 稿 日期 ：０ １ １－ ８ ２ １－ １ ２
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通 道 或 Ｔ （ 波输 出 ） 标 准 通 道 。２ “Ｐ 差 分 ”Ｔ Ｐ 方 ）Ｔ 一 （ Ｐ—
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电 压眄路输出 也 ，
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图 １ 电路 总 设 计 框 图
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Ｄｆ ｒｎｉ ） 号 ， 出 信 号 为 ６ 道 ： Ｂ Ｚ 通 道 和 反 向Ａ、 ｉｅｅｔ 信 １ ａ 输 通 Ａ、 、
反 向Ｂ、反 向Ｚ 道 。３ “ Ｌ ２ ２ 驱 动 适 应 于 长 电缆 ” Ｌｎ 通 ）０ ７ ７ 线 （ ｉｅ
２１ 光 电 隔 离模 块 设 计 ．
由 于 光 电编 码 器 的 频 率 较 高 。 为 提 高 系 统 的 抗 干 扰 能
械 几 何 位 移 量 转 换 成 脉 冲 或 数 字 量 的 传 感 器 。通 常 ， 据 码 根
盘 形 式 光 电 编 码 器 分 为 绝 对 式 、 量 式 和 混 合 式 ３ 。增 量 增 种 式 编 码 器 是 直 接 利 用 光 电 转 换 原 理 输 出 ３ 方 波 脉 冲Ａ、 组 Ｂ
和 Ｚ相 。
２ 光 电 编 码 器 输 出信 号 处 理 电路 设 计
此 电 路 由 电 源 模 块 、 码 器 的 信 号 输 入 模 块 、 电 隔 离 编 光
模 块 、 相模 块 、 率 电压转换模块 、 压调整模块 组成 。以 鉴 频 电 Ｓ Ａ Ｃ Ｎ的２ Ｈ Ｂ 电编 码 器 为模 型 ， 以满 足 该 型 号 不 同 ＣＮＯ Ｒ Ｉ光 可 输 出信 号 、 同分 辨 率 的 产 品 的信 号 转 换 应 用 要 求 。同 时 ， 不 为 了满 足 不 同 应 用 场 合 对 输 出 电 压 极 性 的要 求 ， 出 电 路 提 供 输 了两 路 电压 信 号 输 出 ． 为 反 相 。总 设 计 框 图如 图１ 示 。 互 所
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码 器 为例 ． 计 了一 种 集 编 码 器信 号 接 收 、 电 隔 离 、 相 、 率 电压 转 化 和 电压 调 整 输 出功 能 于 一 体 的 综 合 性 电路 ， 设 光 鉴 频
ห้องสมุดไป่ตู้
并 对 电路 各 组成 部 分 作 了较 为 详 细 的 分 析 和 阐述 。 实践 证 明 ， 电路 通 用 性 强 、 作 简 单 、 能 可 靠 、 用性 强 。 该 操 性 实
（． 苏科 技 大 学 电信 学 院 ， 苏 镇 江 ２ ２０ ； ． １江 江 １０ ３ ２中船 重 工 第七 零 四研 究所 上 海 ２ ０ ３ ） ０ ０ １ 摘 要 ：实践 中经 常 会 遇 到 将 光 电编 码 器 的输 出信 号 经 一 系列 处 理 转 化 成 电压 信 号 的 情 况 。 因此 ， ２ Ｈ Ｂ型 光 电编 以 Ｒ Ｉ
稿 件 编 号 ：０ １ １３ ２１１１５
作 者 简 介 ： 直 （９ ３ ） 男 ， 苏 盐城 人 ， 士 ， 授 。研 究 方 向 ： 号 与信 息 处理 ， 能控 制 。 王 １６ 一 ， 江 硕 教 信 智
一
１ — ２１
《 电子设计 工 程） ０ ２年 第 ２期 ） １ ２
由于 选 择 的Ｔ Ｌ ２ — 是 线 性 光耦 ， 以 在 设 计 电路 时 应 Ｐ ５ １２ 所 着 重 考 虑 光 耦 的 下 拉 电 阻取 值 ，确 保 光 耦 的 输 出波 形 良好 。 经 过 反 复 实 验 ， 终 选 择 ５ ＯＱ。 最 １
用价值 。
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＿ 电 模 Ｈ 一 准 Ｔ一 分 卜 垄皇 壹 Ｆ 三 － 玉 ｌ ． 源 块 Ｔ标 ／ ｛ Ｐ 差 叫 塑 ． 二｛ 囝 Ｐ 堕
１ 光 电编 码 器
采 用 丹 麦 Ｓ Ａ Ｏ 公 司 的 ２ ＨＩ 型 通 心 轴 增 量 式 编 码 Ｃ Ｎ Ｎ Ｒ Ｂ 器 。该 编 码 器 有 ４ 输 出信 号 标 准 ： ）Ｔ 一 准 ” Ｎ ｒ ｌ， 种 １ “Ｐ 标 （ ｏｍａ Ｔ — ｔ ｄｒ ） 号 ， 出信 号 为 ３ 道 输 出 ： Ｂ Ｚ 道 ， 单 Ｐ Ｓａ ａ 信 ｎ ｄ 输 通 Ａ、 、 通 即
４０ Ｖ ＤＣ。
Ａ相 超 前 还 是 Ｂ 超 前 ， 现 判 断 当前 编 码 器 的 旋 转 方 向 。 相 实
考 虑 到 鉴 相 的 准 确 性 和 稳 定 性 ， 电 路 并 未 采 用 一 般 的 本 由与 非 门 、 或 门 和 Ｄ 发 器 构 成 的 鉴 相 电 路 目 而 是 选 用 了 异 触 。
关键词 ： Ｒ Ｉ ２ Ｈ Ｂ型 光 电编 码 器 ； 电 隔 离 ； 相 ； 率 电压 转换 ； Ｍ３ １ 光 鉴 频 Ｌ ３ 中 图分 类 号 ： Ｎ ６ Ｔ ７２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： ６ ４ ６ ３ （ ０ ２ Ｏ — １ １ ０ １７ — ２ ６ ２ １ ）２ ０ ２ — ３
（． ｃｏｌｆＣ ｍ ｕ ｒ ｃｅｃ ｎ ｎ ｅ￣ ｇ Ｊ ｎｓ ｎ ｅ ｉ ｆ Ｓ ｉ ｅａｄＴｃ ｎｌ ｙＺ ｅｊ ｎ １０ ３ Ｃ ｉ ； １Ｓ ｈｏ ｏ ｐ ｔ ＳｉｎｅａｄＥ ＃ｎｅ ｎ ， ｉ ｇｕＵ ｗ ￣ｔ ｏ ｅ ａ ｙｏ ｃｅ ｎ ｅｈ ｏｏ ，ｈ ｎｉ ｇ２ ２ ０ ， ｈｎ ｃ ｎ ｇ ａ ａ ２ Ｔ ｅ７ ４Ｉｓｉ ｔ ｏ Ｃ Ｉ Ｓ ａｇ ａ ２０ ３ ， ｈｎ ） ． ｈ ０ ｔｕ ＳＣ， ｈｎ ｈｉ ０ ０ １ Ｃ ｉａ ｎ ｔ ｅｆ
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ＷＡ ＧＺ ｉ Ｓ ｉ － ｉ Ｄ Ｎ ｉ － ｎ， Ｎ ｉ・ ｕ Ｎ ｈ ＨＩ ａ ｍ ｎ， Ｉ ＧＪ ｎｊ ： ＷＡ ＧＬｕｚ ， Ｘ ｏ ａ ｕ ｈ
脉 冲输 入 端 ， 于 脚 ７ 压 触 发 有 效 ， 求 输 入 宽 度 小 于 单 稳 低 电 要
２ＨＢ Ｒ Ｉ 型光 电编 码 器 输 出３ 方 波 脉 冲Ａ、 和 ｚ 。Ａ、 组 Ｂ 相 Ｂ 两 相 一 圈输 出Ⅳ个 脉 冲 ，相 一 圈输 出 １ 脉 冲 ， Ｂ 相 相 位 Ｚ 个 Ａ、 两
第２ ０卷 第 ２期
Ｖ０ ．Ｏ １ ２ Ｎｏ２ ．
电子 设计 工程
Ｅｌｃ ｒ ｎｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｅ ｔｏ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
２１ ０ ２年 １ 月
Ｊｎ ２ ２ ａ ． ０１
增 量 式光 电编码 器信 号处 理 电路 的设计 与实 现
王 直 施 晓敏 ， ， 丁建 军 ， 刘柱 王
差９ 。 Ａ相 超 前 则 正 转 ， 相 超 前 则 反 转 。鉴 相 电 路用 来 分 辨 ０。 Ｂ
态 输 出 脉 宽 ， 为 比较 器 基 准 电压 ， 于设 置 输 入 脉 冲 的 脚７ 用 有 效 触 发 电平 的 高低 ； ８ 电源 端 ， 常 工 作 电 压 范 围 为４ 脚 为 正 ～
目前 ， 现 代 电 子 工 业 中 ， 电 编 码 器 作 为 传 感 手 段 被 在 光
广 泛 采 用 。光 电编 码 器 是 一 种 通 过 光 电 转 换 将 输 出 轴 上 的 机
２ Ｃ １ 的差 分 信 号 。 Ｉ 作 电压 下 可 以兼 容 Ｒ － ２ 低 ６ ３） 在５Ｖ Ｓ ４ ２Ａ。 压 输 出 ＜ ． Ｖ。 ０４
在 实 际 应 用 中 ， 电编 码 器 的 输 出 信 号 往 往 不 能 被 直 接 光
采 用 ，需 要 对 此 进 行 相 应 的 拓 展 电 路 处 理 。 文 中 针 对 丹 麦
Ｓ Ａ Ｏ 公 司 的２ Ｈ Ｂ 号 的光 电 编 码 器 ．设 计 了 一 种 集 光 Ｃ Ｎ Ｎ Ｒ Ｉ型 电 隔离 、 相 、 率 电 压 转 换 、 压 调 整 输 出等 功 能 于 一 体 的 鉴 频 电 综 合 性 电 路 。该 电路 组 成 简 单 、 整 方 便 、 性 度 好 、 有 实 调 线 具
ｄｉｅ Ｌ７ ７ ｒｅｔ ｎ ａｌ） 差 分 信 号 ， 输 距 离 可 ｒ ｒＯ ２ ２ｆ ｘ ａｌ ｇｃ ｅ 的 ｖ ｏ ｒ ｏ ｂ 传
达 １ ０ ｍ。４ “ ２ Ｃ １ 片 的 线 驱 动 电 路 ” Ｌｎ ｒ ｅ ｈｐ ０ ）用 ６ ３ 芯 （ ｉｅ ｄｉ ｒ ｉ ｖ ｃ
２２ 鉴 相 模 块 设 计 ．
Ｄ Ｌ Ｃ Ｓ 不 同 的逻 辑 电路 。 引脚 功 能 如 下 ： ｌ 脉 冲 Ｔ 和 ＭＯ 等 各 脚 为 电流输 出端 ， 内部 相 当 于 脉 冲 恒 流 源 ， 冲 宽 度 与 内 部 单 稳 脉 态 电 路 相 同 ； ２ 脉 冲 电流 输 出 幅 度 调 节 端 ， 越 小 ， 出 脚 为 风 输 电 流越 大 ； ３ 脉 冲 电 压 输 出端 ， 用 时 可 悬 空 或 接 地 ； 脚 为 不 脚４ 为 地 ； ５ 单 稳 态 外 接 定 时 时 间 常 数 Ｒ 脚６ 单 稳 态 触 发 脚 为 Ｃ： 为