ElectrimeDesign 29093促销IFDVOL1 NO3 1

单芯片电路在编码器中提供方向信息

2012年5月24日
增量旋转或线性编码器通常不提供方向信号。然而,一个简单的电路使用双单稳态多谐振荡器从编码器的两个输出信号中提取正向/反向信息。

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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≈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×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。

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