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增量旋转或线性编码器非常常见,但通常它们不提供方向信号。这种设计显示了一种检测前向或相反方向的简单方法。
增量编码器通常提供两个输出信号,通常是通道A和通道B.这些信号根据分辨率和旋转速度提供时钟信息。它们仅在相位裕度(例如,顺时针方向和+ 90°)不同的相差。
图1中的电路使用这些信号作为4538单片机、双单稳多谐振荡器的输入。根据应用程序所需的速度,IC可以是金属栅极器件、74HC或74HCT类型。
1.方向鉴别器电路基于双单稳态多谐振荡器,其可以是金属栅极,74Hc或74hct型,这取决于应用所需的速度。
从一个输出到一个输入的反馈被用来避免重新触发。这不是必须的,但有助于保持脉搏持续时间恒定。另一方面,一个重要的功能是从输入信号的一边触发正向脉冲,从该信号的另一边触发反向脉冲(图2)。
2.当编码器轴在顺时针和逆时针之间移动一点时,这个范围打印输出显示电路的行为。通道1在通道A (U1引脚4)。通道2在通道B (U1引脚13)。频道3是Out Forward(引脚6)。频道4是Out Reverse(引脚10)。
这就是为什么相同的机械位置,或编码轮的槽边,会产生,例如,正向的正边和反向的负边。因此,如果一个设计使用相同的电边触发,结果将是一个滞后改变一个编码器槽宽度的方向,这通常是额定编码器分辨率的一半(图3)。如果编码器围绕时钟抖动(振动),这可以创造甚至更糟糕的准确性问题。
3.使用D触发器的电路会导致方向反转点的不准确性,特别是当编码器在时钟边缘抖动(振动)时。
设计人员应在确定单稳态的输出脉冲持续时间时使用。如果使用类似'193的中型集成(MSI)逻辑计数器,则200ns将足够,但有时使用其中断输入的微处理器计数正向和反向信号。这需要至少最大MCU中断响应时间的脉冲长度。
在许多情况下,这可以是图1的电路中的一些微秒的脉冲长度,其中脉冲宽度T请≈50μs。一旦脉冲长度是已知的,通过以下方式确定最大速度:
F最大限度= 1 /(t请×4)
因此,该示例中的最大速度或编码器频率约为5 kHz(图4)。如果频率超过频率,电路将不会完全停止工作,但是超出最大频率,输出脉冲的持续时间将从触发边缘(通道A)切割到下降沿(通道B)。
4.当编码器的轴在近最大速度时顺时转动时,这些范围迹线显示了电路的响应。通道与图2中的相同。
这导致图1中的电路的简化。如果消除电阻器R1和R2,则输出脉冲总是从通道A的触发边缘到通道B的下降沿的时间(图5)。
5.方向鉴别器电路中的电阻R1和R2只需要对电路的响应做出很小的改变就可以去掉。同样,作用域的轨迹与图2中相同。