一种频率调制型正交编码器的频压解码器及其工作方法技术

一种频率调制型正交编码器的频压解码器，包括两个频压解码单元，由高通滤波单元、隔离运放单元、F/V转换单元、电压比较器单元及驱动器单元构成；其工作方法包括引入两路正交编码信号、滤波、电压跟随、输出电压信号、设置阈值电压、完成驱动；其结构简单，容易实现，无需用户提供隔离式DC/DC转换器；在工业及轨道交通行业的应用有着广泛的前景。

A Frequency Voltage Decoder for Frequency Modulated Orthogonal Encoder and Its Working Method

A frequency-voltage decoder for a frequency-modulated orthogonal encoder consists of two frequency-voltage decoding units, which are composed of high-pass filter unit, isolated operational amplifier unit, F/V conversion unit, voltage comparator unit and driver unit. Its working method includes introducing two orthogonal coded signals, filtering, voltage following, output voltage signal, setting threshold voltage and completing driving. Single, easy to implement, no need to provide isolation DC/DC converter; it has broad prospects in the industry and rail transit industry.

【技术实现步骤摘要】
一种频率调制型正交编码器的频压解码器及其工作方法
本专利技术涉及通讯协议转换器的
，尤其是一种频率调制型正交编码器的频压解码器及其工作方法。
技术介绍
频率调制是一种以载波的瞬时频率变化来表示信息的调制方式，通过利用载波的不同频率来表达不同的信息，调制后的信号的抗干扰能力会大大增强。正交编码是一种典型编码形式，具有良好的抗噪性能，能有效消除脉冲边缘振荡造成的干扰，在测速时能有效提高准确性。在工业领域多用于对电机转向及转速的判断。在如今一些环境复杂的测速领域，比如轨道交通中对列车行驶速度的测量中，为了提高测速系统的抗干扰性能，多采用频率调制后的正交编码器。此类编码器输出的波形如图1所示，其输出的周期信号为一段频率变化的包络信号。由于频率调制时的功率不变，因此当载波频率较高时，输出波形幅值就较低，相反的当载波频率较低时，输出波形的幅值就较高。从而形成了如图1中波形不同频率下的不同幅值。因为频率调制后输出的波形为模拟量，对于数字电路系统来说无法对其进行识别处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为解决的现有技术中的缺陷，提供一种频率调制型正交编码器的频压解码器及其工作方法，它结构简单，容易实现，且操作方便，能够对频率调制后的正交编码信号进行数字化转换，实现数字电路系统对正交编码信号的识别处理。本专利技术的技术方案：一种频率调制型正交编码器的频压解码器，其特征在于它包括两个频压解码单元；其中，所述两个频压解码单元并行运行；所述频压解码单元是由高通滤波单元、隔离运放单元、F/V（FrequencytoVoltage，频率向电压）转换单元、电压比较器单元及驱动器单元构成；所涉高通滤波单元的输入端接收正交编码信号，其输出端依次与隔离运放单元、F/V转换单元、电压比较器单元及驱动器单元串联连接；所涉驱动器单元输出24V信号。所述高通滤波单元是一阶RC高通滤波电路结构，是由电容C1和电阻R1构成；所述电容C1的一端接收正交编码信号，其另一端连接隔离运放单元；所述电阻R1并联在电容C1连接隔离运放单元的一端和地之间。所述隔离运放单元ADI公司生产的隔离运放AD215芯片U1；所述隔离运放芯片U1包括FB端子、IN-端子、IN+端子、INCOM端子、OUTHI端子、OUTLO端子、+15VIN端子、-15VIN端子和PWRRTN端子；其中，所述FB端子和IN-端子短接；所述IN+端子与一阶RC高通滤波电路结构中电容C1的一端；所述INCOM端子、OUTLO端子和PWRRTN端子均接地；所述OUTHI端子输出隔离后的正交编码信号，连接F/V转换单元；所述+15VIN端子和-15VIN端子分别连接+15V电源和-15V电源。所述F/V转换单元是由TI公司生产的F/V转换器LM2917芯片U15、电容C2、电阻R2、电容C3和电阻R4构成；所述芯片U15包括TACH+端子、GND端子、CP1端子、CP2/IN+端子、V+端子、COL端子、EMIT端子和IN-端子；其中，所述TACH+端子与隔离运放AD215芯片U1的OUTHI端子连接；所述GND端子接地；所述CP1端子经电容C2接地；所述电阻R和电容C3并联连接在CP2/IN+端子和地之间；所述V+端子和COL端子均连接+5V电源；所述EMIT端子和IN-端子短接，经电阻R4接地，还同时输出转换后的正交编码电压信号。所述电压比较器单元是电压比较器LM2903。LM2903的电源端接+15V电源，GND端子接地，+INA端子连接LM2917输出的电压信号，-INA端子连接由电阻分压网络分压形成的电压信号。LM2903的OUTA输出为高低电平，引入到驱动器ULN2803中。所述驱动器单元是达林顿晶体管阵列ULN2803，输出驱动信号，可以驱动较高的电流、电压的负载。一种频率调制型正交编码器的频压解码器的工作方法，其特征在于，它包括以下步骤：（1）将频率调制后的正交编码信号引入到解码器内，正交编码信号为两路，一路为编码信号A，一路为编码信号B；两路信号分别经过两条并行运行的频压解码单元；（2）以编码信号A为例，该信号通过一阶RC高通滤波器，对信号进行滤波，将编码信号波形中的直流分量进行过滤；保留交流分量进行下一步的转换；（3）过滤后的编码信号A发送到隔离运放单元，由电压隔离运放AD215芯片U1对编码信号A的电压进行跟随；AD215在器件的输入端与输出端之间提供完整的电流隔离，包括用户可用的前端隔离电源；经过AD215的隔离，其输出电压与输入电压隔离且电压值维持不变；（4）隔离后的编码信号A是一个频率信号，将其输入到F/V转换器单元中，由F/V转换器LM2917芯片U15，将输入的频率信号转换为编码信号A的电压输出信号；当输入的信号频率较高时转换得到的电压就较高；反之，输入频率较低时转换得到的电压就较低；（5）在电压比较器单元中设置阈值电压，步骤（4）中得到的编码信号A的电压输出信号送到电压比较器单元，将转换得到的电压与阈值电压进行比较，高于阈值电压时，则输出高电平信号，低于阈值电压时，则最终输出低电平信号，即得到了高低变化的数字量信号；（6）由步骤（5）得到的描述电压的数字量信号通过驱动器单元，由ULN2803达林顿晶体管生成负载驱动信号，并将驱动信号实时输出，完成驱动负载的任务；（7）编码信号B的处理过程同编码信号A。本专利技术的优越性：通过本专利技术的解码器，能够将调制后的模拟信号转换为数字信号，可以使数字电路系统对使用频率调制型正交编码器进行识别，在工业及轨道交通行业的应用有着广泛的前景；采用±15V直流电源供电，无需用户提供隔离式DC/DC转换器；结构简单，容易实现。附图说明图1为
技术介绍
中编码器输出的波形示意图。图2为本专利技术所涉一种频率调制型正交编码器的频压解码器的结构示意框图。图3为本专利技术所涉一种频率调制型正交编码器的频压解码器中正交编码频率信号转为电压信号的电路原理示意图。图4为本专利技术所涉一种频率调制型正交编码器的频压解码器的工作方法原理示意图（其中，图4-a为阈值设置原理示意图，图4-b为电压比较原理示意图）。具体实施方式实施例：一种频率调制型正交编码器的频压解码器，如图2所示，其特征在于它包括两个频压解码单元；其中，所述两个频压解码单元并行运行；所述频压解码单元是由高通滤波单元、隔离运放单元、F/V转换单元、电压比较器单元及驱动器单元构成；所涉高通滤波单元的输入端接收正交编码信号，其输出端依次与隔离运放单元、F/V转换单元、电压比较器单元及驱动器单元串联连接；所涉驱动器单元输出24V信号。所述高通滤波单元是一阶RC高通滤波电路结构，是由电容C1和电阻R1构成；所述电容C1的一端接收正交编码信号，其另一端连接隔离运放单元；所述电阻R1并联在电容C1连接隔离运放单元的一端和地之间，如图3所示。所述隔离运放单元ADI公司生产的隔离运放AD215芯片U1；所述隔离运放芯片U1包括FB端子、IN-端子、IN+端子、INCOM端子、OUTHI端子、OUTLO端子、+15VIN端子、-15VIN端子和PWRRTN端子；其中，所述FB端子和IN-端子短接；所述IN+端子与一阶RC高通滤波电路结构中电容C1的一端；所述INCOM端子、OUTLO端子和PWRRTN端子均接地；所述OUT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率调制型正交编码器的频压解码器，其特征在于它包括两个频压解码单元；其中，所述两个频压解码单元并行运行；所述频压解码单元是由高通滤波单元、隔离运放单元、F/V转换单元、电压比较器单元及驱动器单元构成；所涉高通滤波单元的输入端接收正交编码信号，其输出端依次与隔离运放单元、F/V转换单元、电压比较器单元及驱动器单元串联连接；所涉驱动器单元输出24V信号。

【技术特征摘要】
1.一种频率调制型正交编码器的频压解码器，其特征在于它包括两个频压解码单元；其中，所述两个频压解码单元并行运行；所述频压解码单元是由高通滤波单元、隔离运放单元、F/V转换单元、电压比较器单元及驱动器单元构成；所涉高通滤波单元的输入端接收正交编码信号，其输出端依次与隔离运放单元、F/V转换单元、电压比较器单元及驱动器单元串联连接；所涉驱动器单元输出24V信号。2.根据权利要求1所述一种频率调制型正交编码器的频压解码器，其特征在于所述高通滤波单元是一阶RC高通滤波电路结构，是由电容C1和电阻R1构成；所述电容C1的一端接收正交编码信号，其另一端连接隔离运放单元；所述电阻R1并联在电容C1连接隔离运放单元的一端和地之间。3.根据权利要求2所述一种频率调制型正交编码器的频压解码器，其特征在于所述隔离运放单元ADI公司生产的隔离运放AD215芯片U1；所述隔离运放芯片U1包括FB端子、IN-端子、IN+端子、INCOM端子、OUTHI端子、OUTLO端子、+15VIN端子、-15VIN端子和PWRRTN端子；其中，所述FB端子和IN-端子短接；所述IN+端子与一阶RC高通滤波电路结构中电容C1的一端；所述INCOM端子、OUTLO端子和PWRRTN端子均接地；所述OUTHI端子输出隔离后的正交编码信号，连接F/V转换单元；所述+15VIN端子和-15VIN端子分别连接+15V电源和-15V电源。4.根据权利要求1所述一种频率调制型正交编码器的频压解码器，其特征在于所述F/V转换单元是由TI公司生产的F/V转换器LM2917芯片U15、电容C2、电阻R2、电容C3和电阻R4构成；所述芯片U15包括TACH+端子、GND端子、CP1端子、CP2/IN+端子、V+端子、COL端子、EMIT端子和IN-端子；其中，所述TACH+端子与隔离运放AD215芯片U1的OUTHI端子连接；所述GND端子接地；所述CP1端子经电容C2接地；所述电阻R和电容C3并联连接在CP2/IN+端子和地之间；所述V+端子和COL端子均连接+5V电源；所述EMIT端子和IN-端子短接，经电阻R4接地，还同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁坤，
申请(专利权)人：天津市英贝特航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12