[发明专利]一种无线传输的旋转编码器采集卡及应用

说明书

本发明设计了一种无线传输的旋转编码器采集卡，其包括信号采集模块、无线传输模块、主板，信号采集模块、无线传输模块安装在主板上，信号采集模块的采集引脚与网口连接，网口与旋转编码器连接，无线传输模块与信号采集模块连接；其中无线传输模块包括数据传输单元Ⅱ、缓存单元，用于接收传送数据传输单元Ⅰ传输的数据及用于接收来自电脑的指令；本发明采集卡能采集获得编码器时间差数据和角度数据，并用于对旋转机械进行故障检测分析，本发明装置结构简单，易操作，适于工业化生产和市场推广应用。

技术领域

本发明属于机械状态监测及故障诊断技术领域，特别涉及一种无线传输的旋转编码器采集卡及应用。

背景技术

旋转编码器广泛运用于旋转机械位置检测中，随着机械设备的长期使用容易导致部分零部件的损坏从而给生产带来损失甚至给工人带来危险，所以使用编码器信号进行旋转机械状态监测及故障诊断具有较高的价值，旋转机械的不正常运转会产生瞬时速度的波动，检测这些波动需要精确的检测编码器角度的变化，传统采集卡的检测方法通过轮询的方式检测，以规定的频率检测编码器信号的状态并将每个时刻的状态发送给电脑，为保证能精确反应编码器角度的变化需要超过1MHz的采样频率，从而造成了大量无用数据的产生而且造成了内存的浪费并且对数据传输速度的要求较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无线传输的旋转编码器采集卡，本采集卡采用中断采集的方式来获取旋转编码器信号，当旋转编码器的状态变化时触发中断并记录变化时间差，可以保证采集信号的精度并且极大的减少了采集的数据量，避免了通过轮询的方式检测编码器信号所带来的内存浪费与对传输速度的高要求的问题。

本发明无线传输的旋转编码器采集卡包括信号采集模块、无线传输模块、主板，信号采集模块、无线传输模块安装在主板上，信号采集模块的采集引脚与网口连接，网口与旋转编码器连接，无线传输模块与信号采集模块连接；其中无线传输模块包括数据传输单元Ⅱ、缓存单元，用于接收传送数据传输单元Ⅰ传输的数据及用于接收来自电脑的指令；

所述信号采集模块包括时钟单元、外部中断单元Ⅰ、外部中断单元Ⅱ、运算处理单元、数据传输单元Ⅰ；时钟单元与运算处理单元连接，旋转编码器通过外部中断单元Ⅰ与运算处理单元连接，运算处理单元与数据传输单元Ⅰ连接，数据传输单元Ⅰ通过无线传输模块的数据传输单元Ⅱ与电脑连接，电脑通过无线传输模块与外部中断单元Ⅱ连接，外部中断单元Ⅱ与数据传输单元Ⅰ连接；

时钟单元，用于计时；

外部中断单元Ⅰ，用于接收旋转编码器输出的A、B、Z相位信号，当A相位信号或B相位信号变化时，外部中断单元Ⅰ被触发，并启动运算处理单元；

运算处理单元，用于计算外部中断单元Ⅰ触发时间t(n)与上一次触发时间t(n-1)的时间差，根据A、B、Z相位信号的变化，通过正交编码器编码原理计算旋转编码器在t(n)时刻的角度；

外部中断单元Ⅱ，用于接收无线传输模块传输的电脑指令，当收到采集指令时，外部中断单元Ⅱ被触发并启动数据传输单元Ⅰ向无线传输模块传输数据，当收到停止采集指令时，外部中断单元Ⅱ被触发并停止数据传输单元Ⅰ的数据传输。

本发明中所述旋转编码器均为光栅编码器，光栅编码器输出的信号为TTL信号，A、B相位为正交编码相位，Z相位为键相位；在编码器经过零位时发生Z相变化，Z相位的变化触发外部中断单元Ⅰ并通知运算处理单元将当前角度c（n）置0，在编码器经过其光栅时发生A或B相变化；

当无线传输模块通过无线网络收到来自电脑的采集指令时，无线传输模块使外部中断单元Ⅱ触发，运算处理单元中的时间差与角度数据通过数据传输单元Ⅰ进入无线传输模块的缓存单元中，数据传输单元Ⅱ会将缓存单元中的数据取出并发送给电脑；而当编码器相位变化时外部中断单元Ⅰ被触发，进而通知运算处理单元判断当前相位的状态，判断当前旋转编码器角度增加还是减少，获得旋转编码器在t(n)时刻的角度，并且获得此时外部中断单元Ⅰ被触发时与上一次触发的时间差；使用这样的方式可以兼容任何线束的编码器；