一種光電軸角編碼器處理系統的製作方法

2023-06-15 17:49:51

專利名稱：一種光電軸角編碼器處理系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光電軸角編碼器處理系統。
背景技術：
光電軸角編碼器是位移控制方面應用最為廣泛的角度傳感器，是一種集光、機、電一體的數字測角裝置，它採用光電技術將軸角信息轉換成數字代碼，與計算機和顯示裝置連接後可實現動態測量和實施控制和光電軸角編碼器包括光學技術、精密加工技術、電子處理技術和計算機技術，它被廣泛地應用於各種經緯儀、天文望遠鏡的主軸控制、高精度計算機數字控制系統及各種環境溫度較寬的角度測量儀器中。在光電軸角編碼器處理電路中，硬體設計至關重要，直接影響整個系統的解析度和精度、系統的運行時間、採樣/保持電路的數目、編碼器的性價比。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術中的不足，提供一種光電軸角編碼器處理系統。該光電軸角編碼器處理系統結構簡單，設計合理，使用效果好，便於推廣使用。為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是:一種光電軸角編碼器處理系統，該光電軸角編碼器包括光電軸角信息變換系統和光電軸角信息處理系統，其特徵在於:所述光電軸角信息變換系統包括照明電路、碼盤、讀取狹縫和光敏元件，所述照明電路採用白熾燈作為光源，所述碼盤上設置有23條同心圓碼道且分成粗碼、次精碼和精碼三個部分，所述讀取狹縫包括用於碼盤上粗碼部分的單狹縫和用於碼盤上精碼部分的多狹縫，所述光敏元件採用光電二極體組合器件作為接收器；所述光電軸角信息處理系統包括放大電路、比較鑑幅電路、A/D轉換電路、微控制器處理系統、輸入接口電路、電調零電路、通訊接口電路和LED顯示電路，所述放大電路與光敏元件相接，所述A/D轉換電路和比較鑑幅電路均與放大電路相接，所述A/D轉換電路與微控制器處理系統的輸入端相接，所述比較鑑幅電路通過輸入接口電路與微控制器處理系統的輸入端相接，所述電調零電路與微控制器處理系統的輸入端相接，所述LED顯示電路和通訊接口電路均與微控制器處理系統的輸出端相接。上述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述放大電路採用LM124精密運算放大器放大信號。上述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述A/D轉換電路採用12位A/D轉換器AD7864-1晶片。上述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述比較鑑幅電路採用LM139晶片。上述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述輸入接口電路採用地址鎖存器54HC573晶片。
上述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述微控制器處理系統採用80C196KC單片機。上述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述通訊接口電路採用RS422串行接口電路。上述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述LED顯示電路採用帶背光的字符型液晶顯示器GXM0802BSL。本實用新型與現有技術相比具有以下優點:1.在編碼器精碼處理電路中，採用AD7864轉換器，簡化了 A / D轉換電路的硬體空間，提高了系統的穩定性和可靠性。2.在編碼器信號處理電路中，採用了高速單片機80C196KC進行運算、控制，提高了系統工作的實時性。3.粗碼道光強自動補償電路的設計，提高了系統長期使用的穩定性。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

圖1為本實用新型的系統結構示意圖。附圖標記說明:I—照明電路；2—碼盤;3—讀取縫隙；4一光敏元件·；6—放大電路；7—A/D轉換電路；8一比較鑑幅電路；9一輸入接口電路；10—微控制器處理系統；11—電調零電路；12—通訊接口電路；13—LED顯不電路。
具體實施方式
如圖1所示的一種光電軸角編碼器處理系統，該光電軸角編碼器包括光電軸角信息變換系統和光電軸角信息處理系統，所述光電軸角信息變換系統包括照明電路1、碼盤
2、讀取狹縫3和光敏元件4，所述照明電路採用6V、15鎢絲白熾燈作為光源，所述碼盤2上設置有23條同心圓碼道且分成粗碼、次精碼和精碼三個部分，所述讀取狹縫3包括用於碼盤2上粗碼部分的單狹縫和用於碼盤2上精碼部分的多狹縫，所述光敏元件4採用光電二極體組合器件作為接收器；所述光電軸角信息處理系統包括放大電路6、比較鑑幅電路8、A/D轉換電路7、微控制器處理系統10、輸入接口電路9、電調零電路11、通訊接口電路12和LED顯示電路13，所述放大電路6與光敏元件4相接，所述A/D轉換電路7和比較鑑幅電路8均與放大電路6相接，所述A/D轉換電路7與微控制器處理系統10的輸入端相接，所述比較鑑幅電路8通過輸入接口電路9與微控制器處理系統10的輸入端相接，所述電調零電路11和通訊接口電路12均與微控制器處理系統10的輸入端相接，所述LED顯示電路13與微控制器處理系統10的輸出端相接。本實施例中，優選的做法是，所述放大電路6採用LM124精密運算放大器放大信號。所述A/D轉換電路7採用12位A/D轉換器AD7864-1晶片。所述比較鑑幅電路8採用LMl39晶片。所述輸入接口電路9採用地址鎖存器54HC573晶片。所述微控制器處理系統10採用80C196KC單片機。所述通訊接口電路12採用RS422串行接口電路。所述LED顯示電路13採用帶背光的字符型液晶顯示器GXM0802BSL。[0025]本實用新型的工作過程是:採用白熾燈光源照明、碼盤2和3個讀數頭(2個精讀數頭、I個粗讀數頭)，光敏元件4分別收集透過碼盤2和讀數狹縫3的光，並轉換成電信號送入各自對應的放大器，粗碼道和兩路次精碼道的光電信號被放大後經比較鑑幅電路8和輸入接口電路9，送入微控制器處理系統10，兩路精碼道的光電信號被放大後送入A/D轉換電路7，將模擬量轉換成數字量輸給微控制器處理系統10，微控制器處理系統10對採集到的數據進行細分運算、校正處理，形成24位絕對式光電軸角編碼器的總角度代碼。單片機通過RS422串行接口電路和LED顯示電路13兩部分電路分別實時輸出和顯示編碼器角度值。採用差分放大器0P37，16位控制器80C196KC及12位模/數轉換器AD7864-1.從精I碼道對應的光敏元件送出的4路信號Cl-0，Cl-180, Cl-90, C1-270和從精3碼道對應的光敏元件送出的4路信號.C3-0, C3-180, C3-90, C3-270共8路信號。相位分別差180°的正弦光電流經0P37差分放大後得到相位差90°正弦電壓信號。差分放大後抑制了偶次諧波和共模量的影響，使信號質量得到改善，經放大電路6放大後送出的4路信號，ASIN α，ACOSa ,ASINa ' , ACOS a '送入A/D轉換器AD7864。在外系統採樣信號到來時，由微控制器處理系統10發出控制信號，使A/D轉換器內部4路採樣/保持電路(S/Η)同時進行採樣，並保持所採樣的ASIN a，ACOS a，ASIN a 』，ACOS a 』的瞬時值，經過4次A/D轉換，把4路信號在採樣時刻的瞬時值變為數字量輸入微控制器處理系統80C196KC進行數據處理。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變換，均仍屬於本實用新型技 術方案的保護範圍內。
權利要求1.一種光電軸角編碼器處理系統，該光電軸角編碼器包括光電軸角信息變換系統和光電軸角信息處理系統，其特徵在於:所述光電軸角信息變換系統包括照明電路(I)、碼盤(2)、讀取狹縫(3)和光敏元件(4)，所述照明電路採用白熾燈作為光源，所述碼盤(2)上設置有23條同心圓碼道且分成粗碼、次精碼和精碼三個部分，所述讀取狹縫(3)包括用於碼盤(2)上粗碼部分的單狹縫和用於碼盤(2)上精碼部分的多狹縫，所述光敏元件(4)採用光電二極體組合器件作為接收器；所述光電軸角信息處理系統包括放大電路(6)、比較鑑幅電路(8 )、A/D轉換電路(7 )、微控制器處理系統(10 )、輸入接口電路(9 )、電調零電路(11)、通訊接口電路(12 )和LED顯示電路(13 )，所述放大電路(6 )與光敏元件(4)相接，所述A/D轉換電路(7)和比較鑑幅電路(8)均與放大電路(6)相接，所述A/D轉換電路(7)與微控制器處理系統(10)的輸入端相接，所述比較鑑幅電路(8)通過輸入接口電路(9)與微控制器處理系統(10)的輸入端相接，所述電調零電路(11)與微控制器處理系統(10)的輸入端相接，所述LED顯示電路(13)和通訊接口電路(12)均與微控制器處理系統(10)的輸出端相接。
2.根據權利要求1所述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述放大電路(6)採用LMl24精密運算放大器放大信號。
3.根據權利要求1所述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述A/D轉換電路(7)採用12位A/D 轉換器AD7864-1晶片。
4.根據權利要求1所述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述比較鑑幅電路(8)採用LM139晶片。
5.根據權利要求1所述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述輸入接口電路(9)採用地址鎖存器54HC573晶片。
6.根據權利要求1所述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述微控制器處理系統(10)採用80C196KC單片機。
7.根據權利要求1所述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述通訊接口電路(12)採用RS422串行接口電路。
8.根據權利要求1所述的一種光電軸角編碼器處理系統，其特徵在於:所述LED顯示電路(13)採用帶背光的字符型液晶顯示器GXM0802BSL。
專利摘要本實用新型公開了一種光電軸角編碼器處理系統，該光電軸角編碼器包括光電軸角信息變換系統和光電軸角信息處理系統；光電軸角信息處理系統包括放大電路、比較鑑幅電路、A/D轉換電路、微控制器處理系統、輸入接口電路、電調零電路、通訊接口電路和LED顯示電路，放大電路與光敏元件相接，A/D轉換電路和比較鑑幅電路均與放大電路相接，A/D轉換電路與微控制器處理系統的輸入端相接，比較鑑幅電路通過輸入接口電路與微控制器處理系統的輸入端相接，電調零電路與微控制器處理系統的輸入端相接，LED顯示電路和通訊接口電路均與微控制器處理系統的輸出端相接。該光電軸角編碼器處理系統結構簡單，設計合理，使用效果好。
文檔編號G01D5/347GK203148449SQ20122063033
公開日2013年8月21日 申請日期2012年11月25日 優先權日2012年11月25日
發明者魚俊 申請人:陝西亞泰電器科技有限公司