[实用新型]基于可编程逻辑器件的省线光学编码器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光电编码器信号传输领域，主要涉及一种带U、V、W信号的光电编码器。减少了信号线数量，并能快速稳定的输出信号。

背景技术

光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的一种传感器。其以计数精确、灵敏度高的优点在各种测量场合及电机控制方面都有广泛的应用。光电编码器根据工作原理可以分为绝对式光电编码器和增量式光电编码器。

增量式光电编码器是一种光电转换原理将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲形式的传感器。其通常的输出信号有U+、U-、V+、V-、W+、W-、A+、A-、B+、B-、Z+、Z-以及电源线和地线，其中U、V、W为马达转子磁极位置信号，A、B、Z为转子运转信号，每个信号都是成对出现的，总共14根传输线，这就使得厂家要花费较大的成本来制作编码器与使用编码器的设备之间的电缆，而且用户使用起来比较麻烦，也容易出现错焊、漏焊的错误，并且排查错误困难。而这14根线中，U、V、W信号主要用于提供马达转子磁极位置，因此，U、V、W信号通常只在马达启动前提供即可，当马达正常运转后，U、V、W即处于闲置状态，这就造成了传输线配置成本的浪费。

目前国内已公开的关于省线式编码器的专利有采取定时器与选择器等器件搭接电路来达到减少输出信号线的目的，而且设计时不容易改变参数，器件多带来的干扰等因素也比较难控制。

发明内容

本实用新型提供一种基于可编程逻辑器件的省线光学编码器，以解决传统编码器信号线多，操作困难易出错的问题。本实用新型采取的技术方案是：其处理电路主要包括：

可编程逻辑器件：接收所采集的马达转子磁极位置信号以及转子运转信号，并对信号进行分时处理，实现信号分时输出给输出器件；

输出器件：接收可编程逻辑器件的输出，输出U+、U-、V+、V-、W+、W-、A+、A-、B+、B-、Z+、Z-信号；

可编程逻辑器件的输入端与U、V、W、A、B、Z信号输出端相连接，复用输出端UA、VB、WZ与输出器件的输入端相连接，输出器件的输出端连接供用户使用的输出线。

本实用新型一种实施方式是输出器件采用线驱动器。

本实用新型可编程逻辑器件，通过在线烧录程序来实现对马达转子磁极位置信号和转子运转信号的分时处理，并输出对输出器件的控制信号。

输出器件，将可编程逻辑器件的输出信号通过差分的形式串行输出。

当系统上电时，可编程逻辑器件复位之后开始工作，首先将采集到的马达转子磁极位置信号输入到可编程逻辑器件，用以判断马达运转方向，可编程逻辑器件确定输出模式，对输入信号进行处理，然后输出马达转子磁极位置信号，即U、V、W信号及控制信号给输出器件，使驱动器得以顺着磁场方向运转马达，此时输出器件输出信号为U+、U-、V+、V-、W+、W-信号；然后可编程逻辑器件改变输出模式，在第一输出模式下U、V、W信号的输出信号线上开始输出转子运转信号即A、B、Z信号，此时输出器件输出信号为A+、A-、B+、B-、Z+、Z-信号.

本实用新型采用速度较高的可编程逻辑器件来实现U、V、W信号和A、B、Z信号的分时处理，使U、V、W信号和A、B、Z信号复用一根信号线来输出，减少了信号传输线的使用，降低了连接电缆的成本，所用器件较少，节省了空间，同时也提高了传输数据的速度及稳定性。而可编程逻辑器件避免了器件多容易引起干扰的问题，体积小，并且可编程逻辑器件主要是硬件电路通过在线烧录的方法实现所需功能，因此其在速度与可靠性方面要比传统的微处理器优越。

附图说明

图1是本实用新型的原理图。

具体实施方式

其处理电路主要包括：

可编程逻辑器件1：接收所采集的马达转子磁极位置信号以及转子运转信号，并对信号进行分时处理，实现信号分时输出给输出器件；

输出器件2：接收可编程逻辑器件的输出，输出U+、U-、V+、V-、W+、W-、A+、A-、B+、B-、Z+、Z-信号；

可编程逻辑器件的输入端与U、V、W、A、B、Z信号输出端相连接，复用输出端UA、VB、WZ与输出器件的输入端相连接，输出器件的输出端连接供用户使用的输出线。

本实用新型一种实施方式是输出器件采用线驱动器。

如图1所示，U、V、W、A、B、Z为采集到的马达转子磁极位置信号和转子运转信号。U、V、W、A、B、Z信号输入端分别与可编程逻辑相连接，复用输出端为UA、VB、WZ，输出器件控制端为G，UA+、UA-、VB+、VB-、WZ+、WZ-为输出器件的差分输出信号。可编程逻辑器件的复用输出端UA、VB、WZ连接到输出器件：线驱动器的复用输入端，线驱动器的复用输出端UA+、UA-、VB+、VB-、WZ+、WZ-直接连接输出线，供用户根据需求自行连接。可编程逻辑器件上电稳定后，首先选择第一输出模式，在这个阶段对马达转子磁极位置信号进行处理然后输出，此时输出的是U、V、W信号，经过输出器件输出U+、U-、V+、V-、W+、W-。之后根据预先设定的程序，可编程逻辑器件将改变输出模式，输出转子运转信号即A、B、Z信号，经过输出器件输出A+、A-、B+、B-、Z+、Z-。这里U与A共用一条信号线，V与B共用一条信号线，W与Z共用一条信号线。其经过输出器件后的输出同样共用一条信号线，因此大大减少了信号线的使用，也就减少了错焊、漏焊的现象，而且可编程逻辑器件的传输速度快、数据稳定性可靠性好。