單圈絕對式編碼器通用計數裝置的製作方法
2023-04-24 04:21:01
專利名稱：單圈絕對式編碼器通用計數裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及計數裝置技術領域，具體涉及一種對單圈絕對式編碼器進 行計數的通用計數裝置。
背景技術：
目前，單圈絕對式編碼器已成為工業自動化、自動控制、位置檢測等領域 最常用的傳感器之一。
絕對式編碼器按照輸出方式主要可分為單圈絕對式編碼器和多圈絕對式編 碼器，其輸出信號的編碼方式主要有自然二進位碼、循環二進位碼(格雷碼)、
二進位補碼(BCD碼、格雷餘碼等)等，輸出電壓範圍一般為5V 24V。
單圈絕對式編碼器在轉動中測量光碼盤各道刻線，輸出唯一的編碼，當轉 動超過360度時，編碼又回到原點，因此單圈絕對式編碼器只能用於旋轉範圍360 度以內的測量，
多圈絕對式編碼器用於測量旋轉超過360度範圍。運用鐘錶齒輪機械的原 理，內部有多組碼盤， 一般為兩組碼盤，單圈用的中心碼盤和圈數碼盤，他們 之間靠齒輪連接，當中心碼盤旋轉時，通過齒輪傳動另一組碼盤，在單圈編碼 的基礎上再增加圈數的編碼，這樣就擴大了編碼器的測量範圍，這樣的絕對式 編碼器就稱為多圈絕對式編碼器，多圈絕對式編碼器優點是測量範圍大，每個 位置(包括超過360度)編碼唯一不重複，而無需記憶。
目前，市場上已經推出最高達到36位的多圈絕對式編碼器，其中單迴轉20 位，多迴轉16位，最大響應頻率可以達到52MHZ。多圈絕對式編碼器的價格較 高， 一般為同類型單圈絕對式編碼器的3 5倍。
現在，對單圈絕對式編碼器的計數都是技術人員在實際工作中，針對某種 具體的型號進行設計，不具備通用性，即對這種型號單圈絕對式編碼器的計數 裝置不能對另一種型號進行計數。因此，能對不同類型單圈絕對式編碼器進行
計數的通用計數裝置將極大方便單圈絕對式編碼器的使用。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是如何提供一種單圈絕對式編碼器通用計 數裝置，該裝置結構設計更加合理，它能對不同類型的單圈絕對式編碼器進行 計數，並輸出其轉動的圈數和單圈解碼數據，同時將圈數數據進行實時保存， 確保在斷電狀態下圈數數據不丟失，且在下一次上電時能正確輸出保存的圈數 數據。
本實用新型所提出的技術問題是這樣解決的構造一種單圈絕對式編碼器 通用計數裝置，包括核心處理器，其特徵在於，還包括數據輸入裝置、數據輸 出裝置和編碼器信號輸入裝置，所述數據輸入裝置與核心處理器之間為單向輸 入式連接，所述編碼器信號輸入裝置與核心處理器之間為單向輸入式連接，所 述數據輸出裝置與核心處理器之間為單向輸出式連接，所述核心處理器為單片 機、數位訊號處理器和可編程邏輯器件中的一種或者任意兩者的集成或者三者 的集成。
按照本實用新型所提供的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於， 還包括數據存儲裝置，所述數據存儲裝置與核心處理器之間為雙向連接，它包 括非易失性數據存儲器和地址鎖存器。
按照本實用新型所提供的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於，
所述數據輸入裝置包括編碼器位數選擇開關和格雷碼/二進位碼/格雷餘碼/BCD 二進位碼選擇開關，兩者並行與核心處理器單向輸入式連接。
按照本實用新型所提供的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於， 所述數據輸入裝置還包括圈數清零開關，所述圈數清零開關與核心處理器之間 為單向輸入式連接。
按照本實用新型所提供的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於， 所述數據輸出裝置為並行輸出裝置，包括圈數數據驅動器和單圈解碼信號數據 驅動器，兩者並行與核心處理器單向輸出式連接。
按照本實用新型所提供的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於，
所述數據輸出裝置為串行輸出裝置，主要包括RS-485收發器。
按照本實用新型所提供的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於， 所述編碼器信號輸入裝置包括光電耦合器、輸入編碼器信號選擇開關和反相器， 三者順次單向輸入式連接後與所述單片機/數位訊號處理器/可編程邏輯器件之 間為單向輸入式連接。
本實用新型通過24路光電耦合器、輸入編碼器信號選擇開關和24位反相器， 將單圈絕對式編碼器的輸入信號接入單片機/數位訊號處理器(DSP) /可編程邏 輯器件(FPGA/CPLD)，通過判斷格雷碼/二進位碼/格雷餘碼/BCD二進位碼選擇 開關的狀態，將輸入信號進行解碼並以自然二進位碼的形式輸出。
單片機/數位訊號處理器(DSP) /可編程邏輯器件(FPGA/CPLD)先判斷編 碼器位數選擇開關的值，再根據單圈解碼數據，對其進行分析、比較，得出圈 數數據，最後通過圈數數據驅動器輸出圈數數據，同時通過地址鎖存器將它保 存到非易失性數據存儲器中，確保掉電時數據不丟失。在每次上電時，單片機/ 數位訊號處理器(DSP) /可編程邏輯器件(FPGA/CPLD)輸出保存在非易失性 數據存儲器中的圈數數據，從而保證數據的正確輸出。本實用新型具有掉電保 護，可靠性好，通用性強，驅動能力大，響應頻率高，抗幹擾能力強等特點。
圖l是單圈絕對式編碼器通用計數裝置的邏輯框圖； 圖2為單圈絕對式編碼器通用計數裝置的一種實施例的結構框圖。 其中，l、非易失性數據存儲器(NVRAM)， 2、地址鎖存器，3、單片機/ 數位訊號處理器(DSP) /可編程邏輯器件(FPGA/CPLD)， 4、圈數清零開關， 5、編碼器位數選擇開關，6、格雷碼/二進位碼/格雷餘碼/BCD二進位碼選擇開關， 7、 RS-485收發器，8、圈數數據驅動器，9、單圈解碼信號數據驅動器，10、 24 位反相器，11、輸入編碼器信號選擇開關，12、 24路光電耦合器。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
如圖l、圖2所示，當本裝置上電後，單片機/數位訊號處理器(DSP)河編 程邏輯器件(FPGA/CPLD) 3先通過地址鎖存器2將非易失性數據存儲器 (NVRAM) l中保存的圈數數據讀取出來，經過圈數數據驅動器8將其輸出。
單圈絕對式編碼器輸入的編碼器信號先經過24路光電耦合器12，將其信號 轉換為TTL電平，再通過輸入編碼器信號選擇開關11和24位反相器10接入單片機 /數位訊號處理器(DSP) /可編程邏輯器件(FPGA/CPLD) 3，單片機/數位訊號 處理器(DSP) /可編程邏輯器件(FPGA/CPLD) 3根據格雷碼/二進位碼/格雷餘 碼/BCD二進位碼選擇開關6的狀態，對輸入的編碼器信號進行解碼，將其轉換為 二進位數據，並通過單圈解碼信號數據驅動器9輸出單圈解碼數據。
單片機/數位訊號處理器(DSP) /可編程邏輯器件(FPGA/CPLD) 3先判斷 編碼器位數選擇開關5的值，再根據單圈解碼數據，對其進行分析、比較，得出 圈數數據，再通過圈數數據驅動器8輸出圈數數據，為了使用方便，通過RS-485 收發器7串行輸出圈數和單圈解碼數據。當圈數數據變化時，單片機/數位訊號處 理器(DSP) /可編程邏輯器件(FPGA/CPLD) 3通過地址鎖存器2將其寫入非易 失性數據存儲器(NVRAM) l中實時保存起來。
圈數清零開關4的作用是當輸出的圈數數據需要清零時，按一下即可將輸出 的圈數數據清零，方便實際的使用。編碼器位數選擇開關5的作用是對單圈絕對 式編碼器的型號進行設定，採用的是二進位編碼，可以對位數為1 24的單圈絕 對式編碼器進行設定。即如果選用的單圈絕對式編碼器為13位，則需將編碼器 位數選擇開關5設為(01101)，如果選用的單圈絕對式編碼器為18位，則需將編 碼器位數選擇開關5設為(10010)，以此類推。RS-485收發器7的作用是串行輸 出圈數和單圈解碼數據。格雷碼/二進位碼/格雷餘碼/BCD二進位碼選擇開關6的 作用是單圈絕對式編碼器的輸入信號可以為格雷碼、二進位碼、格雷餘碼或BCD 二進位碼，四者之間通過格雷碼/二進位碼/格雷餘碼/BCD二進位碼選擇開關6選 擇其中一種輸入方式。24位反相器10的作用是對通過24路光電耦合器12後的輸
入編碼器信號進行整形。
輸入編碼器信號選擇開關ll用來選擇單圈絕對式編碼器的位數，如單圈絕
對式編碼器的位數為14位，則將24位撥碼開關的低14位用於接入輸入編碼器信 號，高10位則接低電平。
本實用新型還可做出各種不同的安裝方式，以上通過由附圖所示實施例的
具體實施方式
，是對本實用新型的上述內容作出的進一步詳細說明，但不應將 此理解為本實用新型上述的主題的範圍僅限於所描述的實例。在不脫離本實用
新型上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替 換和變更，均應包括在本實用新型的範圍內。
權利要求1、單圈絕對式編碼器通用計數裝置，包括核心處理器，其特徵在於，還包括數據輸入裝置、數據輸出裝置和編碼器信號輸入裝置，所述數據輸入裝置與核心處理器之間為單向輸入式連接，所述編碼器信號輸入裝置與核心處理器之間為單向輸入式連接，所述數據輸出裝置與核心處理器之間為單向輸出式連接，所述核心處理器為單片機、數位訊號處理器和可編程邏輯器件中的一種或者任意兩者的集成或者三者的集成。
2、 根據權利要求l所述的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於， 還包括數據存儲裝置，所述數據存儲裝置與核心處理器之間為雙向連接，它包 括非易失性數據存儲器和地址鎖存器。
3、 根據權利要求l所述的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於， 所述數據輸入裝置包括編碼器位數選擇開關和格雷碼/二進位碼/格雷餘碼/BCD 二進位碼選擇開關，兩者並行與核心處理器單向輸入式連接。
4、 根據權利要求3所述的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於， 所述數據輸入裝置還包括圈數清零開關，所述圈數清零開關與核心處理器之間 為單向輸入式連接。
5、 根據權利要求l所述的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於， 所述數據輸出裝置為並行輸出裝置，包括圈數數據驅動器和單圈解碼信號數據 驅動器，兩者並行與核心處理器單向輸出式連接。
6、 根據權利要求l所述的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於， 所述數據輸出裝置為串行輸出裝置，主要包括RS-485收發器。
7、 根據權利要求l所述的單圈絕對式編碼器通用計數裝置，其特徵在於，所述編碼器信號輸入裝置包括光電耦合器、輸入編碼器信號選擇開關和反相器，三者順次單向輸入式連接後與所述單片機/數位訊號處理器/可編程邏輯器件之 間為單向輸入式連接。
專利摘要本實用新型公開了一種單圈絕對式編碼器通用計數裝置，包括核心處理器，其特徵在於，還包括數據輸入裝置、數據輸出裝置和編碼器信號輸入裝置，所述數據輸入裝置與核心處理器之間為單向輸入式連接，所述編碼器信號輸入裝置與核心處理器之間為單向輸入式連接，所述數據輸出裝置與核心處理器之間為單向輸出式連接，所述核心處理器為單片機、數位訊號處理器和可編程邏輯器件中的一種或者任意兩者的集成或者三者的集成。該裝置結構設計更加合理，它能對不同類型的單圈絕對式編碼器進行計數，並輸出其轉動的圈數和單圈解碼數據。
文檔編號G01D5/12GK201203432SQ20082006365
公開日2009年3月4日 申請日期2008年6月4日 優先權日2008年6月4日
發明者賈良紅 申請人:賈良紅