[实用新型]一种正交正、余弦轴角编码器信号检测和转换电路

摘要

本实用新型的一种正交正、余弦轴角编码器信号检测和转换电路包括：单片机模块、区间判别电路和编码器。该电路能够将编码器输出的正交正、余弦波轴角信号值转换为可以用于计算电机转速、位置的脉冲列信号。单片机模块根据编码器的信号幅值和区间判别电路输出的信号，计算角度值，如果计算出来的角度值位于方波脉冲信号周期前半部分，则输出高电平，相反位于后半周期则输出低电平，从而形成和正、余弦信号相对应的正交脉冲列。角度的计算采用在误差允许范围内的直线线性函数近似法计算。本电路适用于伺服系统的电机运行速度和位置信息反馈和采集，具有占用的计算资源少，硬件成本低，检测和转换速度快、精度高的特点。

主权项

一种正交正、余弦轴角编码器信号检测和转换电路，其特征在于包括：单片机模块(1)、区间判别电路(2)和编码器(3)；区间判别电路(2)由正弦信号区间判别电路（2‑1）和余弦信号区间判别电路（2‑2）组成，编码器(3)输出的正弦信号（Y1）分别与单片机模块(1)的第一输入输出I/O口和正弦信号区间判别电路（2‑1）的信号输入端相连，编码器(3)输出的余弦信号（Y2）分别与单片机模块(1)的第二输入输出I/O口和余弦信号区间判别电路（2‑2）的信号输入端相连；正弦信号区间判别电路（2‑1）输出的区间信号与单片机模块(1)的第三输入输出I/O口相连，余弦信号区间判别电路（2‑2）输出的区间信号与单片机模块(1)的第四输入输出I/O口相连，单片机模块(1)的第五输入输出I/O口为正交脉冲列（A、B）的输出端；上述的正弦信号区间判别电路包括第一运算放大芯片（U1）、第一电压比较芯片（U2）及相应的外围元件；第一运算放大芯片（U1）的2脚与电阻R1、电阻R2和电阻R101的一端共连，第一运算放大芯片（U1）的3脚与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与电容C1的一端相连并接地，电容C1的另一端与电阻R1的另一端相连，该连接点为正弦信号区间判别电路的信号输入端；电阻R101的另一端连接直流偏置电压VB,电阻R2另一端与第一运算放大芯片（U1）的1脚以及二极管D1的正极、二极管D2的负极、电阻R7的一端、电阻R14和电阻R9的一端共相连，第一运算放大芯片（U1）的4、11脚分别连至+15V、‑15V电压，二极管D1的负极与电阻R8的一端和直流电压VCC相连，二极管D2的正极和地相连，电阻R8的另一端与电阻R12的一端及第一电压比较芯片（U2）的7脚相连，电阻R12的另一端与电阻R11的一端及第一电压比较芯片（U2）的5脚相连，电阻R11的另一端与电阻R13的一端及第一电压比较芯片（U2）的9脚相连，电阻R13的另一端和地相连，电阻R7的另一端与第一电压比较芯片（U2）的6脚和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与二极管D3的正极相连，二极管D3的负极与第一电压比较芯片（U2）的1脚、电阻R5的一端及电阻R6的一端相连，电阻R5的另一端连至+15V电压，电阻R6的另一端与二极管D5的正极及二极管D4的负极相连，该连接点（S1）与单片机模块(1)的第三输入输出I/O口相连；电阻R9的另一端与第一电压比较芯片（U2）的4脚和电阻R15的一端相连，电阻R15的另一端与二极管D6的正极相连，二极管D6的负极与第一电压比较芯片（U2）的2脚、电阻R16的一端及电阻R17的一端相连，电阻R16的另一端连至+15V电压，电阻R17的另一端与二极管D7的正极及二极管D8的负极相连，该连接点（S2）与单片机模块(1)的第三输入输出I/O口相连；电阻R14的另一端与第一电压比较芯片（U2）的8脚和电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与二极管D9的正极相连，二极管D9的负极与第一电压比较芯片（U2）的14脚、电阻R18的一端及电阻R19的一端相连，电阻R18的另一端连至+15V电压，电阻R19的另一端与二极管D10的正极及二极管D11的负极相连，该连接点（S3）与单片机模块(1)的第三输入输出I/O口相连；第一电压比较芯片（U2）的3、12脚分别连至+15V、‑15V电压；上述的余弦信号区间判别电路包括第二运算放大芯片（U1＇）、第二电压比较芯片（U2＇）及相应的外围元件；第二运算放大芯片（U1＇）的2脚与电阻R1＇、电阻R2＇和电阻R101＇的一端共连，第二运算放大芯片（U1＇）的3脚与电阻R3＇的一端相连，电阻R3＇的另一端与电容C1＇的一端相连并接地，电容C1＇的另一端与电阻R1＇的另一端相连，该连接点为余弦信号区间判别电路的信号输入端；电阻R101＇的另一端连接直流偏置电压VB,电阻R2＇另一端与第二运算放大芯片（U1＇）的1脚以及二极管D1＇的正极、二极管D2＇的负极、电阻R7＇的一端、电阻R14＇和电阻R9＇的一端共相连，第二运算放大芯片（U1＇）的4、11脚分别连至+15V、‑15V电压，二极管D1＇的负极与电阻R8＇的一端和直流电压VCC相连，二极管D2＇的正极和地相连，电阻R8＇的另一端与电阻R12＇的一端及第二电压比较芯片（U2＇）的7脚相连，电阻R12＇的另一端与电阻R11＇的一端及第二电压比较芯片（U2＇）的5脚相连，电阻R11＇的另一端与电阻R13＇的一端及第二电压比较芯片（U2＇）的9脚相连，电阻R13＇的另一端和地相连，电阻R7＇的另一端与第二电压比较芯片（U2＇）的6脚和电阻R4＇的一端相连，电阻R4＇的另一端与二极管D3＇的正极相连，二极管D3＇的负极与第二电压比较芯片（U2＇）的1脚、电阻R5＇的一端及电阻R6＇的一端相连，电阻R5＇的另一端连至+15V电压，电阻R6＇的另一端与二极管D5＇的正极及二极管D4＇的负极相连，该连接点（S1＇）与单片机模块(1)的第四输入输出I/O口相连；电阻R9＇的另一端与第二电压比较芯片（U2＇）的4脚和电阻R15＇的一端相连，电阻R15＇的另一端与二极管D6＇的正极相连，二极管D6＇的负极与第二电压比较芯片（U2＇）的2脚、电阻R16＇的一端及电阻R17＇的一端相连，电阻R16＇的另一端连至+15V电压，电阻R17＇的另一端与二极管D7＇的正极及二极管D8＇的负极相连，该连接点（S2＇）与单片机模块(1)的第四输入输出I/O口相连；电阻R14＇的另一端与第二电压比较芯片（U2＇）的8脚和电阻R10＇的一端相连，电阻R10＇的另一端与二极管D9＇的正极相连，二极管D9＇的负极与第二电压比较芯片（U2＇）的14脚、电阻R18＇的一端及电阻R19＇的一端相连，电阻R18＇的另一端连至+15V电压，电阻R19＇的另一端与二极管D10＇的正极及二极管D11＇的负极相连，该连接点（S3＇）与单片机模块(1)的第四输入输出I/O口相连；第二电压比较芯片（U2＇）的3、12脚分别连至+15V、‑15V电压。