内密控编码器系统模块的信号控制

此电路由电源模块、内密控编码器的信号输入模块、光电隔离模块、鉴相模块、频率电压转换模块、电压调整模块组成。以SCANCON的2RHIB光电编码器为模型,可以满足该型号不同输出信号、不同分辨率的产品的信号转换应用要求。同时,为了满足不同应用场合对输出电压极性的要求,输出电路提供了两路电压信号输出,互为反相。总设计框图如图1所示。

2.1 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力,光电编码器输出信号需经光电隔离后才能进行鉴相以及频率电压转换。本电路中采用光耦TPL521-2以实现对于脉冲信号的光电隔离。

由于选择的TPL-521-2是线性光耦,所以在设计电路时应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,最终选择510Ω。

2.2 鉴相模块设计

2RHIB型光电编码器输出3组方波脉冲A、B和Z相。A、B两相一圈输出N个脉冲,Z相一圈输出1个脉冲,A、B两相相位差90°。A相超前则正转,B相超前则反转。鉴相电路用来分辨A相超前还是B相超前,实现判断当前编码器的旋转方向。

考虑到鉴相的准确性和稳定性,本电路并未采用一般的由与非门、异或门和D触发器构成的鉴相电路,而是选用了专业的正交解码芯片LS7084来判断编码器是正转还是反转。

本电路中LS7084可选择X1或X4模式。电路工作在X1模式时,编码器一个周期内产生一个输出脉冲,直接进入转换电路;工作在X4模式时,A相和B相输入信号的上升沿和下降沿均产生一个脉冲,即一个周期内产生4个输出脉冲,编码器输出脉冲以X4的细分模式进入转换电路。具体视实际应用情况而定。

2.3 频率电压转换模块设计

本电路设计将光电编码器输出的频率信号转换成标准的电压信号,选择了使用简单、测量精度高且不易受环境温度干扰的频率电压转换芯片LM331。

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