一種電子式多圈編碼器計(jì)圈的低功耗的實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子式多圈編碼器計(jì)圈的低功耗的實(shí)現(xiàn)方法，屬于一種編碼器計(jì)圈的低功耗實(shí)現(xiàn)方法。采用帶有單圈游標(biāo)碼絕對位置信息和多圈兩位格雷碼信息的光柵，多圈計(jì)數(shù)部份與單圈部份獨(dú)立工作，多圈計(jì)數(shù)部份以間歇方式工作，在工作時間T1內(nèi)，多圈計(jì)數(shù)部份驅(qū)動發(fā)光管和光電接收器工作，而在“休眠”狀態(tài)下，多圈計(jì)數(shù)部份停止向光電接收器和發(fā)光管供電，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，在掉電后，功耗低，能在編碼器轉(zhuǎn)動的情況下長時間計(jì)錄轉(zhuǎn)動圈數(shù)。
【專利說明】—種電子式多圈編碼器計(jì)圈的低功耗的實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種電子式多圈編碼器計(jì)圈的低功耗實(shí)現(xiàn)方法，應(yīng)用在高檔數(shù)控機(jī)床、伺服電機(jī)，機(jī)械手臂等領(lǐng)域，要求同時可測量角度位置和轉(zhuǎn)動圈數(shù)的場合。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的單圈光電編碼器有發(fā)光管、帶有游標(biāo)碼圖案的光柵、與光柵圖案相匹配的光電接收器、單圈解碼電路，編碼器光柵帶有游標(biāo)碼編碼圖案，光電接收器會與之相匹配，在發(fā)光管和光電接收器同時工作時，光電接收器接收到盤碼分割后的光信號會輸出12路模擬信號，12路模擬信號用于解碼單圈角度數(shù)據(jù)。
[0003]在高檔數(shù)控機(jī)床和伺服電機(jī)領(lǐng)域需要大量程、高精度測量做反饋控制，以提高在大尺寸、高精度加工時的效率，在計(jì)錄每圈不同位置角度信息的同時還要計(jì)錄轉(zhuǎn)動圈數(shù)，即多圈編碼器。光柵帶有兩位格雷碼信息，兩位格雷碼將光柵分為四個象限，光電接收器會與之相匹配，在發(fā)光管和光電接收器同時工作時，光電接收器接收到兩位格雷碼信息，光柵轉(zhuǎn)動一周時，兩位格雷碼依次變換為00、01、11、10。多圈計(jì)數(shù)部份依此判斷旋轉(zhuǎn)方向并計(jì)錄轉(zhuǎn)動圈數(shù)，當(dāng)兩位格雷碼數(shù)據(jù)由10變?yōu)?0時，轉(zhuǎn)動圈數(shù)增加“1”，由00變?yōu)?0時，轉(zhuǎn)動圈數(shù)減“I”?，F(xiàn)有的機(jī)械多圈編碼器成本高、壽命短。傳統(tǒng)的電子多圈編碼器在外部電源停止供電后，轉(zhuǎn)動圈數(shù)數(shù)據(jù)丟失，編碼器重新工作時，圈數(shù)數(shù)據(jù)重新歸為默認(rèn)值。帶有轉(zhuǎn)數(shù)記憶功能的電子多圈編碼器在電源停止供電前，會將數(shù)據(jù)存入非易失性存儲器內(nèi)，當(dāng)編碼器重新工作時，可再次讀取出存入的轉(zhuǎn)動圈數(shù)數(shù)據(jù)，但在編碼器停止供電的時間內(nèi)，轉(zhuǎn)動的圈數(shù)則不能計(jì)錄其中；利用電容供電的電子多圈編碼器在電源停止供電后，電容的電量有限，只能提供很短時間的計(jì)錄轉(zhuǎn)數(shù)功能，即傳統(tǒng)的電子多圈編碼器在掉電后，因功耗高，無法在編碼器轉(zhuǎn)動的情況下長時間計(jì)錄轉(zhuǎn)動圈數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種電子式多圈編碼器計(jì)圈的低功耗的實(shí)現(xiàn)方法，以解決傳統(tǒng)的電子多圈編碼器在掉電后，因功耗高，無法在編碼器轉(zhuǎn)動的情況下長時間計(jì)錄轉(zhuǎn)動圈數(shù)的問題。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
(一)采用帶有單圈游標(biāo)碼絕對位置信息和多圈兩位格雷碼信息的光柵；
(二)多圈計(jì)數(shù)部份與單圈部份獨(dú)立工作，使光電接收器接接收游標(biāo)碼的區(qū)域工作電壓為Ul?U2，且在Ul以下無功耗；接收格雷碼區(qū)域的工作電壓為U3?U2，且U3〈U1〈U2，當(dāng)編碼器在使用備份電源狀態(tài)下工作時，光電接收器的工作電壓為U3?U1之間，光電接收器中接收游標(biāo)碼圖案部份的最小工作電壓Ul高于接收格雷碼圖碼部份的最小工作電壓U3，此時光電接收器中接收游標(biāo)碼的區(qū)域不工作，無消耗電流，只有接收格雷碼的區(qū)域有消耗電流；
(三)多圈計(jì)數(shù)部份以間歇方式工作，多圈計(jì)數(shù)部份每次工作時間為Tl，然后進(jìn)入“休眠”狀態(tài)，“休眠”狀態(tài)時間為T2，在工作時間Tl內(nèi)，多圈計(jì)數(shù)部份驅(qū)動發(fā)光管和光電接收器工作，而在“休眠”狀態(tài)下，多圈計(jì)數(shù)部份停止向光電接收器和發(fā)光管供電，所述“休眠”狀態(tài)時間T2為ta?tb，光柵轉(zhuǎn)速的最大值為W，當(dāng)光柵轉(zhuǎn)速在W/1(TW時，T2為tb，當(dāng)光柵轉(zhuǎn)速在W/50時，T2為ta。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，在掉電后，功耗低，能在編碼器轉(zhuǎn)動的情況下長時間計(jì)錄轉(zhuǎn)動圈數(shù)。多圈計(jì)數(shù)部份在主電源供電時，整個編碼器處于持續(xù)工作狀態(tài)；在編碼器電源停止供電時，利用備用電源工作，此時多圈計(jì)數(shù)部份、發(fā)光管、光電接收器進(jìn)入間歇工作狀態(tài)，多圈計(jì)數(shù)部份每隔一段時間、即掃描間隔時間，驅(qū)動發(fā)光管發(fā)光并向光電接收器供電，以使其能夠輸出格雷碼信息，并讀取兩位格雷碼信息，以計(jì)算轉(zhuǎn)動圈數(shù)，而后多圈計(jì)數(shù)部進(jìn)入休眠狀態(tài)，以節(jié)省電池電量，在編碼器主電源上電后，多圈計(jì)數(shù)部份切換為編碼器電源供電，進(jìn)一步節(jié)省備用電源電量。在利用電池供電時，光電接收器中接收單圈游標(biāo)碼的部份工作電壓高于接收格雷碼部份的工作電壓，前者只有在外部電源供電時才能工作，當(dāng)編碼器切換為備用電源工作時，由于備用電源電壓低于其最小工作電壓，而停止工作，接收格雷碼的部份可在此低電壓下繼續(xù)工作。在多圈計(jì)數(shù)部份以間歇方式工作時，掃描間隔時間越短，對電池電量消耗越大；掃描間隔時間越長，為保證準(zhǔn)確計(jì)錄圈數(shù)所允許的轉(zhuǎn)動角速度越小，為解決這一矛盾本發(fā)明采用了可變掃描間隔時間的工作方式，多圈計(jì)數(shù)部份可以依據(jù)兩位格雷碼的變化頻率斷判碼光柵轉(zhuǎn)速，并根據(jù)轉(zhuǎn)速自動調(diào)整掃描間隔時間，即節(jié)省電池電量，同時還能保證編碼器在電源停止供電時能準(zhǔn)確計(jì)錄轉(zhuǎn)動圈數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明采取的碼盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
光柵游標(biāo)碼有三條碼道，為M、S、N碼道，兩位格雷碼有兩條碼道I，每條碼道有若干個等間距的亮暗條紋(透光與不透光)；實(shí)施列中游標(biāo)碼道斿標(biāo)碼M、S、N三條碼道亮條紋可取值為:256、240、255，格雷碼兩條碼道亮條紋都為I個。
【具體實(shí)施方式】
[0008](一)采用帶有單圈游標(biāo)碼絕對位置信息和多圈兩位格雷碼信息的光柵，如圖1所示；
(二)多圈計(jì)數(shù)部份與單圈部份獨(dú)立工作，使光電接收器接接收游標(biāo)碼的區(qū)域工作電壓為Ul?U2，且在Ul以下無功耗；接收格雷碼區(qū)域的工作電壓為U3?U2，且U3〈U1〈U2，當(dāng)編碼器在使用備份電源狀態(tài)下工作時，光電接收器的工作電壓為U3?U1之間，光電接收器中接收游標(biāo)碼圖案部份的最小工作電壓Ul高于接收格雷碼圖碼部份的最小工作電壓U3，此時光電接收器中接收游標(biāo)碼的區(qū)域不工作，無消耗電流，只有接收格雷碼的區(qū)域有消耗電流，以此實(shí)現(xiàn)降低功耗的目的；
(三)多圈計(jì)數(shù)部份以間歇方式工作，多圈計(jì)數(shù)部份每次工作時間為Tl，然后進(jìn)入“休眠”狀態(tài)，“休眠”狀態(tài)時間為T2，在工作時間Tl內(nèi)，多圈計(jì)數(shù)部份驅(qū)動發(fā)光管和光電接收器工作，而在“休眠”狀態(tài)下，多圈計(jì)數(shù)部份停止向光電接收器和發(fā)光管供電，以降低功耗；所述“休眠”狀態(tài)時間T2為ta?tb，光柵轉(zhuǎn)速的最大值為W，當(dāng)光柵轉(zhuǎn)速在W/1(TW時，T2為tb，當(dāng)光柵轉(zhuǎn)速在W/50時，T2為ta。
【權(quán)利要求】
1.一種電子式多圈編碼器計(jì)圈的低功耗的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于: (一)采用帶有單圈游標(biāo)碼絕對位置信息和多圈兩位格雷碼信息的光柵； (二)多圈計(jì)數(shù)部份與單圈部份獨(dú)立工作，使光電接收器接接收游標(biāo)碼的區(qū)域工作電壓為Ul?U2，且在Ul以下無功耗；接收格雷碼區(qū)域的工作電壓為U3?U2，且U3〈U1〈U2，當(dāng)編碼器在使用備份電源狀態(tài)下工作時，光電接收器的工作電壓為U3?U1之間，光電接收器中接收游標(biāo)碼圖案部份的最小工作電壓Ul高于接收格雷碼圖碼部份的最小工作電壓U3，此時光電接收器中接收游標(biāo)碼的區(qū)域不工作，無消耗電流，只有接收格雷碼的區(qū)域有消耗電流； (三)多圈計(jì)數(shù)部份以間歇方式工作，多圈計(jì)數(shù)部份每次工作時間為Tl，然后進(jìn)入“休眠”狀態(tài)，“休眠”狀態(tài)時間為T2，在工作時間Tl內(nèi)，多圈計(jì)數(shù)部份驅(qū)動發(fā)光管和光電接收器工作，而在“休眠”狀態(tài)下，多圈計(jì)數(shù)部份停止向光電接收器和發(fā)光管供電，所述“休眠”狀態(tài)時間T2為ta?tb，光柵轉(zhuǎn)速的最大值為W，當(dāng)光柵轉(zhuǎn)速在W/1(TW時，T2為tb，當(dāng)光柵轉(zhuǎn)速在W/50時，T2為ta。
【文檔編號】G01D5/347GK103940457SQ201410197583
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】王忠杰, 徐文東 申請人:長春禹衡光學(xué)有限公司