一种绝对式光电码盘译码电路的制作方法

所属技术领域

本发明涉及一种绝对式光电码盘译码电路，适用于通信领域。

背景技术：

光电编码器能够实现角度位置的数字测量，为控制系统提供控制信息。而且由于其光电传感性，与其他传感器相比，具有测量精度高、响应速度快、测量范围广、抗干扰能力强、体积小、工作可靠性好、非接触测量和便于控制等无可比拟的优势，因此广泛应用于现代的军事、航天、机器人工业、医学、生物工程等各个领域。很多精密测量与控制设备，如:精密回转台、测角仪、光电经纬仪、雷达、地面指挥仪机器人、数控机床及高精度闭环调速系统都采用光电码盘作为测量元件，光电码盘己经成为自动控制系统中最为理想的角位移传感器。

在航天领域中，空间卫星光通信、天基激光武器等空间应用技术是当前世界各国重点发展的空间光电技术。其中，空间卫星之间进行精确的信息捕获、跟踪与瞄准成为发展这些空间对抗技术的关键技术难点；在航空领域中，机载火控系统中对目标的快速、精确跟踪与瞄准等任务都需要进行高分辨率、高精度的测量元件，可靠性高、精度很高的光电码盘己经成为轴角测量元件不二的选择。随着航空航天科技的发展，特别是空间卫星光通信和天基激光武器等空间应用技术中对目标的快速、精确地瞄准和跟踪的需要，人们对光电轴角编码器及其译码系统提出了越来越高的要求。目前的译码电路普遍采用电子学细分技术来提高光电轴角编码器的分辨率和精度，但是对于环境的影响，电路本身不具有自适应性，因此，在不同环境条件下引入的细分误差对译码电路以及控制系统整体精度影响很大。同时，由于传统的译码电路结构的局限，存在着通用性差、使用寿命短和故障率高等严重缺陷。

技术实现要素：

本发明提供一种绝对式光电码盘译码电路，电路可靠性高、故障诊断正确率高、自适应能力强、精度损耗小、误码率较低。

本发明所采用的技术方案是：

绝对式光电码盘译码电路由粗码比较放大电路、精码差分放大电路、粗码自适应比较电平电路、自适应增益放大器控制电路组成。

所述粗码比较放大电路是采用运放作为比较器，使粗码原始信号与其比较电压进行比较，得到输出信号。如果适当地选取粗码比较电压，就能很好地保证将粗码原始梯形波信号整形为方波信号。采样电阻r1将粗码原始光电流信号变为电压信号，与+5v在r2,r3上分压(即脚6电压)比较，如果高于比较电压，粗码输出电压u=3.3v,如果低于比较电压，粗码输出为0v。

所述精码差分放大电路中，精码四路信号为e0,e90,e180,e270，该四路信号为彼此相位相差90度的正弦波信号，我们需要将其分为两组分别做差分，通过调整变阻器rll可以达到调整幅值大小的目的，调整变阻器r9/r10可以达到调整信号零位的目的。调整幅值和零偏之后的精码细分信号esin。

所述粗码自适应比较电平电路把通圈码道的光电信号放大后作为与各路粗码道光电信号比较的基准，当光强发生变化时，通圈码道和粗码道光电信号变化趋势和规律基本相同，基准电平按照与码道电平相同的变化趋势浮动，使码道转换点始终维持在合理的数值上，实现了光强自动补偿。

所述自适应增益放大器控制电路在后级加入可调增益放大器，并通过d/a输出来控制其增益。实际应用时，由于温度的变化是缓慢的，因此采用间断性地调整增益的办法，通过上位机每十分钟提供一次调整信号，处理器内部进行信号峰峰值采集和处理，得到下一阶段的增益控制电压并对电路的增益进行调整。虽然在调整的瞬间译码结果会产生很小幅度的跳码，但是相对于不调整时系统将无法正常工作，小幅度的角度跳码是可以接受的。

本发明的有益效果是：电路可靠性高、故障诊断正确率高、自适应能力强、精度损耗小、误码率较低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的粗码比较放大电路。

图2是本发明的精码差分放大电路。

图3是本发明的粗码自适应比较电平电路。

图4是本发明的自适应增益放大器控制电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，粗码比较放大电路是采用运放作为比较器，使粗码原始信号与其比较电压进行比较，得到输出信号。如果适当地选取粗码比较电压，就能很好地保证将粗码原始梯形波信号整形为方波信号。采样电阻r1将粗码原始光电流信号变为电压信号，与+5v在r2,r3上分压(即脚6电压)比较，如果高于比较电压，粗码输出电压u=3.3v,如果低于比较电压，粗码输出为0v。

如图2,精码差分放大电路中，精码四路信号为e0,e90,e180,e270，该四路信号为彼此相位相差90度的正弦波信号，我们需要将其分为两组分别做差分，通过调整变阻器rll可以达到调整幅值大小的目的，调整变阻器r9/r10可以达到调整信号零位的目的。调整幅值和零偏之后的精码细分信号esin。

如图3，粗码自适应比较电平电路把通圈码道的光电信号放大后作为与各路粗码道光电信号比较的基准，当光强发生变化时，通圈码道和粗码道光电信号变化趋势和规律基本相同，基准电平按照与码道电平相同的变化趋势浮动，使码道转换点始终维持在合理的数值上，实现了光强自动补偿。

如图4，自适应增益放大器控制电路在后级加入可调增益放大器，并通过d/a输出来控制其增益。实际应用时，由于温度的变化是缓慢的，因此采用间断性地调整增益的办法，通过上位机每十分钟提供一次调整信号，处理器内部进行信号峰峰值采集和处理，得到下一阶段的增益控制电压并对电路的增益进行调整。虽然在调整的瞬间译码结果会产生很小幅度的跳码，但是相对于不调整时系统将无法正常工作，小幅度的角度跳码是可以接受的。

技术特征：

技术总结
一种绝对式光电码盘译码电路，适用于通信领域。光电码盘译码电路由粗码比较放大电路、精码差分放大电路、粗码自适应比较电平电路、自适应增益放大器控制电路组成。电路可靠性高、故障诊断正确率高、自适应能力强、精度损耗小、误码率较低。

技术研发人员：史树元
受保护的技术使用者：史树元
技术研发日：2016.07.11
技术公布日：2018.01.19