[发明专利]一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路

说明书

技术领域

本发明属于光纤远距离传输电路的技术领域，尤其涉及一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路。

背景技术

在电动液压机械设备的研究领域中，电机转速作为电动机的核心参数之一，必须能够进行准确测量才能为后续的研究做出参考。传统的测速方法主要有发电机测速法和光电编码器测速法。发电机测速法灵敏度高、线性误差小、受温度变化的影响较小、结构简单、耐振动冲击、极性可逆等优点，目前受到了广泛应用。但是在例如电动液压挖掘机等某些设备中，由于用电机替代了原有的发动机，所以安装位置狭小，测速发电机不能安装。光电编码器测速法是一种数字测速方法，编码器可直接安装于电机后轴上，占用位置小，适合安装于某些电动液压设备中。但其大部分编码器传输距离小于2m，虽然线性驱动输出方式可将传输距离增加到100m，但由于电机使用变频器进行驱动，电磁干扰较强，且由于某些设备的供电电缆线较长，故存在很强的射频干扰。

考虑到抗干扰和距离两个因素，故提出使用光纤对光电编码器信号进行转换与传输，塑料光纤由于其具有透明度高、强度好、易加工等特点，是优异的短距离数据传输介质。如图1所示，采用塑料光纤进行传输时，在发射器模块需对输入的光电编码器脉冲信号进行滤波、功率放大及光电转换，信号传输完毕输出时，在接收器模块要进行光电转换，内部通过光电二极管及其放大电路将信号转换为电脉冲信号进行输出。在图1所示的常规电路中，输入的脉冲为5V供电，通过光纤传输转换后，输出电压仅为2.5V-3V左右。只能满足低功耗单片机脉冲采集要求，而常用信号采集电路需要至少4-24V电压输出，电路不能满足要求。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能满足各种信号采集电路对信号电压要求的编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种编码器信号光纤远距离传输多电平适应电路，包括：位于光纤接收器的光电二极管D1、运放芯片A1和三极管Q1，所述光电二极管D1串接在所述运放芯片A1的输入端，所述运放芯片A1的输出端与所述三极管Q1的基极相连，所述三极管Q1的发射极与所述运放芯片A1的接地端相连后接地，所述的多电平适应电路还包括：可变电阻R1,所述可变电阻R1的一端分别与所述运放芯片A1的电源端以及5V供电电压相连，所述可变电阻R1的另一端分别与所述三极管Q1的集电极以及所述光纤接收器的信号输出端OUT1相连，5V供电电压通过电容C1接地。

优选地，所述的多电平适应电路还包括：高速光耦P1，所述高速光耦P1的输入端与所述三极管Q1的集电极相连，所述高速光耦P1的输出端与所述光纤接收器的信号输出端OUT1相连，所述高速光耦P1的输出端通过电阻R2与电源Vcc相连。

优选地，所述的多电平适应电路还包括：运放芯片A2，所述运放芯片A2的同相输入端通过电阻R3与所述三极管Q1的集电极相连，所述运放芯片A2的反相输入端通过电阻R4接地，所述运放芯片A2的同相输入端还通过电阻R5与所述运放芯片A2的输出端相连，所述运放芯片A2的电源端与电源Vcc相连，所述运放芯片A2的输出端通过电容C2接地，所述运放芯片A2的输出端与所述光纤接收器的信号输出端OUT1相连，所述运放芯片A2的接地端接地。

优选地，光纤接收器的型号为HFBR-2522Z，光纤发射器的型号为HFBR-1522Z。

优选地，所述光纤发射器设有光电二极管D2和信号转换模块Z1，所述光电二极管D2的正极通过电阻R6与5V供电电压相连，所述光电二极管D2的负极与所述信号转换模块Z1的输出端相连，所述信号转换模块Z1的输入端与所述光纤发射器102的信号输入端INPUT1相连，所述信号转换模块Z1的电源端通过电容C3与5V供电电压相连，所述信号转换模块Z1的接地端接地，5V供电电压通过电容C4接地。

优选地，所述信号转换模块Z1为型号为75451的大电流高速驱动芯片。

优选地，所述可变电阻R1的量程为1000Ω。

优选地，所述高速光耦P1的型号为TLP181。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明舍弃了接收器模块内部的1000Ω的电阻，采用外接1000Ω的可变电阻R1作为上拉电阻，通过调节可变电阻R1的阻阻值，可将输出脉冲电压在2.5V-4.3V之间进行调节，且不影响1MHz以下的脉冲信号传输。