專利名稱：一種光電編碼器的通用型輸出接口電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電編碼傳感器，尤其是一種光電編碼器的通用型輸出接口電路。
背景技術(shù)：
設(shè)有動(dòng)光柵和靜光柵的光電編碼器是一種以光-電轉(zhuǎn)換形式發(fā)送電信號(hào)的傳感器，用于檢測(cè)系統(tǒng)的位置、長(zhǎng)度、角度、速度等機(jī)械參量。編碼器將機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過光柵發(fā)出的光信號(hào)，以光電轉(zhuǎn)換的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)輸出，經(jīng)過整形放大電路、輸出接口電路后向控制系統(tǒng)發(fā)送。輸出信號(hào)的接口電路，除了長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)輸出接口外，電源電壓在12V以上的編碼器輸出接口電路，大多數(shù)均以以下三種常見的輸出接口形式發(fā)送電脈沖信號(hào)a)集電極開路輸出接口電路見圖1，它的電流來自編碼器外電路，是屬于灌電流負(fù)載；b)電壓輸出接口電路見圖2，它是對(duì)負(fù)載供電的電路，屬于拉電流負(fù)載類；c)推拉(互補(bǔ))輸出見圖3，相比圖1集電極開路輸出電路、圖2電壓輸出電路，圖3采用推挽輸出接口電路結(jié)構(gòu)，輸出高、低電平的驅(qū)動(dòng)能力都很強(qiáng)，同時(shí)具備了灌電流和拉電流的負(fù)載能力。但是，現(xiàn)有的編碼器輸出輸出接口電路均為單一的輸出形式，圖1、圖2、圖3三種電路與負(fù)載連接的形式見圖4，圖 5，圖 6。由于12V以上的編碼器輸出接口電路輸出形式與系統(tǒng)負(fù)載的輸入接口是一一對(duì)應(yīng)的。負(fù)載形式不同，輸出接口電路也不一樣，通常都是根據(jù)不同的負(fù)載配用不同的輸出接口電路，不可混用。由于編碼器輸出接口與負(fù)載的輸入接口不通用，在編碼器與系統(tǒng)連線時(shí)，特別是在輸出接口方式不清楚時(shí)，如果系統(tǒng)沒有明顯的區(qū)分標(biāo)志或標(biāo)志丟失，都可能遇到接口問題。一旦編碼器與系統(tǒng)接口不匹配，編碼器向系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)都很容易丟失，甚至有的電路會(huì)因接口不匹配而損壞編碼器，給用戶帶來不必要的麻煩。如果編碼器電路輸出型式與系統(tǒng)的輸入型式不匹配，接口錯(cuò)接，編碼器與系統(tǒng)的信號(hào)傳輸就可能連接失敗，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成編碼器的損壞。例如，將圖1編碼器集電極開路的輸出接口電路，錯(cuò)誤的接入了系統(tǒng)的電壓輸入接口(如圖7)，編碼器輸出信號(hào)時(shí)，由于系統(tǒng)為電壓型輸入，不能提供有效的灌電流負(fù)載，編碼器不能有效的輸出高電平。系統(tǒng)不能正常接收信號(hào)，信號(hào)接收勢(shì)必丟失，造成信號(hào)連接錯(cuò)誤，系統(tǒng)將發(fā)出編碼器故障信息。再如，將圖3編碼器推拉輸出接口電路，錯(cuò)接入系統(tǒng)集電極開路的輸入接口(見圖8)，在集電極開路輸入的系統(tǒng)中，其電源U2的電壓遠(yuǎn)高于編碼器的信號(hào)電壓Ul的幅度，如按圖8連接，編碼器的輸出電路的工作將被破壞。如無保護(hù)二極管D1、D2時(shí)，Tl管很容易反向擊穿損壞，接入保護(hù)二極管D1、D2，可以對(duì)輸出管Tl、T2起到保護(hù)作用，但Dl將信號(hào)嵌位于編碼器的信號(hào)電壓，系統(tǒng)接收端的光_電偶合器電流無法關(guān)斷，導(dǎo)致系統(tǒng)接收信號(hào)失敗。另外由于高壓被Dl引入編碼器的內(nèi)部電路，高電壓的侵入使編碼器的內(nèi)部電路受到侵害而損壞編碼器的前級(jí)電路。因此，編碼器的使用人員特別是銷售人員都希望有一種通用的編碼器輸出接口電路，可以一次性安裝成功解決問題。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種光電編碼器的通用型輸出接口電路，可以兼顧現(xiàn)有三種編碼器輸出接口電路，在編碼器與負(fù)載相連時(shí)，可以不必特殊考慮接口方式，一種輸出接口電路，可以三種輸出，電路結(jié)構(gòu)改動(dòng)也不大，提高了電路的實(shí)用性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下一種光電編碼器的通用型輸出接口電路，其特征在于設(shè)有兩個(gè)NPN型三極管T1及T3、一個(gè)PNP型三極管T2、三個(gè)二極管D1、D2、D3和一個(gè)電阻R，二極管D3的陽極連接編碼器的電源正極，二極管D3的陰極與電阻R的一端、NPN型三極管Tl的集電極以及二極管Dl的陰極連接在一起，二極管Dl的陽極連接二極管D2的陰極，二極管D2的陽極與PNP型三極管T2的集電極和NPN型三極管 T3的發(fā)射極連接在一起并與編碼器的電源負(fù)極連接，NPN型三極管Tl的基極與PNP型三極管T2的基極連接并與電阻R的另一端以及NPN型三極管T3的集電極連接在一起，NPN型三極管T3的基極連接前級(jí)整形放大電路的輸出端，NPN型三極管Tl的發(fā)射極連接PNP型三極管T2的發(fā)射極并連接于二極管Dl陽極與二極管D2陰極之間的連接點(diǎn)，此連接點(diǎn)亦是本接口電路的輸出端。上述電路中，Tl，T2構(gòu)成推拉(互補(bǔ))輸出電路、二極管Dl，D2組成對(duì)Tl，T2的保護(hù)電路、電路中引入D3對(duì)侵入的高壓具有反向截止的保護(hù)作用，T3用于隔離本輸出接口電路與前級(jí)整形放大電路。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及其顯著效果與現(xiàn)有技術(shù)的光電編碼器輸出電路相比較，增加了保護(hù)二極管，使得本編碼器的輸出接口電路具有通用性的特點(diǎn)，輸出電路可以對(duì)集電極開路型，電壓型和推拉輸出型負(fù)載進(jìn)行信號(hào)傳輸，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性也強(qiáng)。

[0008]圖1是現(xiàn)有編碼器集電極開路輸出接口電路；[0009]圖2是現(xiàn)有編碼器電壓輸出接口電路；[0010]圖3是現(xiàn)有編碼器推拉(互補(bǔ))輸出接口電路；[0011]圖4是圖1輸出接口電路與負(fù)載連接圖；[0012]圖5是圖2輸出接口電路與負(fù)載連接圖；[0013]圖6是圖3輸出接口電路與負(fù)載連接圖；[0014]圖7是圖1輸出接口電路錯(cuò)誤的接入系統(tǒng)的電壓輸入接口圖；[0015]圖8是圖3輸出接口電路錯(cuò)接入系統(tǒng)集電極開路的輸入接口圖[0016]圖9是本實(shí)用新型輸出接口電路原理圖；[0017]圖10是本實(shí)用新型與集電極開路負(fù)載的連接圖；[0018]圖11是本實(shí)用新型與電壓型負(fù)載的連接圖；[0019]圖12是本實(shí)用新型與推拉(互補(bǔ))型負(fù)載的連接圖。
具體實(shí)施方式見圖9，二極管D3的陽極連接編碼器的電源正極U1，二極管D3的陰極與電阻R的一端、NPN型三極管Tl的集電極以及二極管Dl的陰極連接在一起，二極管Dl的陽極連接二極管D2的陰極，二極管D2的陽極與PNP型三極管T2的集電極和NPN型三極管T3的發(fā)射極連接在一起并與編碼器的電源負(fù)極0V，NPN型三極管Tl的基極與PNP型三極管T2的基極連接并與電阻R的另一端以及NPN型三極管T3的集電極連接在一起，NPN型三極管T3 的基極連接前級(jí)整形放大電路的輸出端，NPN型三極管Tl的發(fā)射極連接PNP型三極管T2的發(fā)射極并連接于二極管Dl陽極與二極管D2陰極之間的連接點(diǎn)，此連接點(diǎn)亦是本接口電路的輸出端。二極管Dl的陰極接輸出管Tl集電極，陽極接輸出管Tl的發(fā)射極構(gòu)成并聯(lián)反向保護(hù)電路，同理D2與T2構(gòu)成另一并聯(lián)反向保護(hù)電路。當(dāng)編碼器連接于不同的負(fù)載時(shí)，本實(shí)用新型都可以順利的將輸出信號(hào)安全的傳輸?shù)较到y(tǒng)，當(dāng)負(fù)載電壓高于編碼器電壓時(shí)，輸出管Tl的集電極與發(fā)射極受到反向電壓，輸出管Tl受到二極管Dl的嵌位而得到保護(hù)，當(dāng)負(fù)載電壓企圖經(jīng)過二極管D1、T2管的集電極-基極-電阻R進(jìn)入編碼器電源時(shí)，受到二極管D3的反向阻斷而起到了對(duì)編碼器內(nèi)部電路的保護(hù)作用。如圖10，是本實(shí)用新型與集電極開路負(fù)載的連接圖。當(dāng)編碼器與集電極開路負(fù)載相連接時(shí)，負(fù)載提供了一個(gè)高于編碼器輸出的有源電壓U2。當(dāng)Tl管截止，T2管飽和導(dǎo)通，電流由系統(tǒng)電源U2流經(jīng)光-電偶合器經(jīng)T2管流入電源負(fù)極0V，編碼器經(jīng)過光-電偶合器向系統(tǒng)安全的輸出低電平。當(dāng)Tl管飽和導(dǎo)通，T2管截止，因系統(tǒng)電壓U2高于編碼器輸出電壓，因此電流由系統(tǒng)電源U2流入編碼器電源U1，這時(shí)因二極管D3反向截止，電流受到二極管D3的攔截而阻斷，光-電偶合器電流為零，編碼器向系統(tǒng)安全的輸出高電平。如圖11，是本實(shí)用新型與電壓型負(fù)載的連接圖。當(dāng)編碼器與電壓型負(fù)載相連接時(shí)，D3正向?qū)ǎ幋a器電源通過D3提供了一個(gè)電壓型的輸出的電路。當(dāng)Tl管截止輸出高阻狀態(tài)，T2管飽和導(dǎo)通輸出低阻狀態(tài)時(shí)，編碼器無電流向系統(tǒng)負(fù)載流動(dòng)，編碼器向系統(tǒng)輸出低電平。當(dāng)Tl管飽和導(dǎo)通輸出低阻狀態(tài)，T2管截止輸出高阻狀態(tài)，電流由編碼器電源經(jīng)二極管D3-輸出管Tl流向系統(tǒng)負(fù)載，編碼器向系統(tǒng)安全的輸出高電平。如圖12，是本實(shí)用新型與與推拉(互補(bǔ))型負(fù)載的連接圖。當(dāng)編碼器與與推拉(互補(bǔ))型負(fù)載的連接時(shí)，D3正向?qū)?，編碼器電源通過D3提供推拉(互補(bǔ))型的輸出電路，仍與常規(guī)推拉互補(bǔ)輸出電路相同。當(dāng)Tl管截止輸出高阻狀態(tài)，T2管飽和導(dǎo)通輸出低阻狀態(tài)時(shí)，編碼器向系統(tǒng)輸出低電平。當(dāng)Tl管飽和導(dǎo)通輸出低阻狀態(tài)，T2管截止輸出高阻狀態(tài)，編碼器向系統(tǒng)安全的輸出高電平。工作過程仍與原推拉(互補(bǔ))型輸出電路相同。
權(quán)利要求1. 一種光電編碼器的通用型輸出接口電路，其特征在于設(shè)有兩個(gè)NPN型三極管Tl及 T3、一個(gè)PNP型三極管T2、三個(gè)二極管D1、D2、D3和一個(gè)電阻R，二極管D3的陽極連接編碼器的電源正極，二極管D3的陰極與電阻R的一端、NPN型三極管Tl的集電極以及二極管Dl 的陰極連接在一起，二極管Dl的陽極連接二極管D2的陰極，二極管D2的陽極與PNP型三極管T2的集電極和NPN型三極管T3的發(fā)射極連接在一起并與編碼器的電源負(fù)極連接，NPN 型三極管Tl的基極與PNP型三極管T2的基極連接并與電阻R的另一端以及NPN型三極管 T3的集電極連接在一起，NPN型三極管T3的基極連接前級(jí)整形放大電路的輸出端，NPN型三極管Tl的發(fā)射極連接PNP型三極管T2的發(fā)射極并連接于二極管Dl陽極與二極管D2陰極之間的連接點(diǎn)，此連接點(diǎn)亦是本接口電路的輸出端。
專利摘要一種光電編碼器的通用型輸出接口電路，設(shè)有兩個(gè)NPN型三極管T1及T3、一個(gè)PNP型三極管T2、三個(gè)二極管D1、D2、D3和一個(gè)電阻R，D3的陽極連接電源正極，D3的陰極與電阻R的一端、T1的集電極以及D1的陰極連接在一起，D1的陽極連接D2的陰極，D2的陽極與T2的集電極和T3的發(fā)射極連接在一起并與電源負(fù)極連接，T1的基極與T2的基極連接并與電阻R的另一端以及T3的集電極連接在一起，T3的基極連接前級(jí)整形放大電路的輸出端，T1的發(fā)射極連接T2的發(fā)射極并連接于D1陽極與D2陰極之間的連接點(diǎn)，此連接點(diǎn)亦是本接口電路的輸出端。
文檔編號(hào)H03K19/0185GK202172397SQ20112021033
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者丁一明 申請(qǐng)人:南京中科天文儀器有限公司