自我调整比较电压的绝对式光电编码器制造技术

自我调整比较电压的绝对式光电编码器，属于光电轴角测量技术领域。为了解决目前译码电路存在的跳码且电路结构复杂的问题。本发明专利技术的粗码译码电路的比较电压不再由固定电压源提供，而是由DAC模块根据光电码盘所处比较电压-读数头-温度-角度区间数据表输出。在光电码盘制作时，与不同温度和角度区间下分别测定8个读数头的实际比较电压，制成比较电压-读数头-温度-角度区间数据表，供工作时查询使用。采样放大差分电路采用功率更大、精度更高、温漂更小的电阻直接采样到合适电压范围来取代先采样再放大的模式。本发明专利技术用于星载激光通信高精度测量领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】自我调整比较电压的绝对式光电编码器，属于光电轴角测量
。为了解决目前译码电路存在的跳码且电路结构复杂的问题。本专利技术的粗码译码电路的比较电压不再由固定电压源提供，而是由DAC模块根据光电码盘所处比较电压-读数头-温度-角度区间数据表输出。在光电码盘制作时，与不同温度和角度区间下分别测定8个读数头的实际比较电压，制成比较电压-读数头-温度-角度区间数据表，供工作时查询使用。采样放大差分电路采用功率更大、精度更高、温漂更小的电阻直接采样到合适电压范围来取代先采样再放大的模式。本专利技术用于星载激光通信高精度测量领域。【专利说明】自我调整比较电压的绝对式光电编码器
本专利技术属于光电轴角测量
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技术介绍
星地间、星星间激光通信是近几年发展起来的高新技术，随着海洋2号卫星的投入应用，我国已进入空间激光通信的先进行列。绝对式光电轴角编码器作为一种典型的角位置、角速度传感器，以其高精度、高可靠性、易于加工制造的特点在精密制造、精密测量、航空航天等领域有着广泛的应用。 对于高精度的光电轴角编码器，综合考虑精度和成本等因素，一般采用粗码、精码或者粗码、中精码、精码相结合的读数方式。其中，为了保证可靠性和高精度，粗码部分一般采用矩阵码编码方式，且一般采用电压比较器进行模数转换；中精码、细码采样译码方式类似，均是采用四路相位彼此相差90°的正弦信号，通过差分放大得到两路用于软件细分的细分信号，然后根据信号的幅相关系求得精码码值。 已有的光电编码器粗码译码电路，其组成结构如图1所示，由光电码盘、精码及中精码译码模块、粗码译码模块、固定参考电压和DSP处理器五部分组成，其电压比较器的基准比较电压常采用固定电压源供电的模式，当环境温度改变时，采样电阻阻值、光电编码器读数头的输出电流均会发生变化，从而引起采样电压的变化，这就造成了码盘同一物理位置下对应不同采样电压的现象，更严重的是梯形波的峰值也发生了变化，从而使原来的比较电压不再合适，粗码采样信号经电压比较器后输出的矩形波不再是占空比为50%的方波，以至于译码后出现跳码问题。这对后续光通信粗瞄跟踪系统的控制造成了不利的影响。 已有的光电编码器中精码、精码采样差分放大电路如图2所示，其输入的两路待差分信号均采用先电阻采样，再利用运放放大，继而差分放大的方法，在星载激光通信工程实践中，发现这样采用了过多的运放芯片，从而增加了解码板的尺寸和重量，增加了系统复杂性，不能充分保证系统可靠性。 为解决上述问题，本专利技术提出了一种基准比较电压查表自调整方法以及精码采样差分放大的简化电路。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前译码电路存在的跳码且电路结构复杂的问题，本专利技术提供一种自我调整比较电压的绝对式光电编码器。 本专利技术的自我调整比较电压的绝对式光电编码器，所述编码器包括光电码盘1、粗码译码模块2、精码及中精码译码模块3、DSP处理器4、八个温度传感器5和DAC模块6 ； 八个温度传感器5以光电码盘1的中心对称安装在光电码盘1上， 光电码盘1的电流信号输出端同时与粗码译码模块2的电流信号输入端和精码及中精码译码模块3电流信号输入端连接； 粗码译码模块2的粗码译码信号输出端与DSP处理器4的粗码译码信号输入端连接，精码及中精码译码模块3的精码译码信号输出端与DSP处理器4的精码译码信号输入端连接，精码及中精码译码模块3的中精码译码信号输出端与DSP处理器4的中精码译码信号输入端连接，八个温度传感器5的温度检测信号输出端均与DSP处理器4的温度检测信号输入端连接，DSP处理器4根据相应温度传感器5采集的温度，结合比较电压-读数头-温度-角度区间数据表输出比较电压数字信号给DAC模块6，DAC模块6的比较电压模拟信号输出端与粗码译码模块2的比较电压模拟信号输出端连接； 所述比较电压-读数头-温度-角度区间数据表的获取过程为: 从_40°C到140°C分成每间隔10°C的温度段，测量每个温度段的温度与光电流数据，并拟合成温度与光电流的特性曲线； 采用4个主读数头和4个备读数头相互穿插将光电码盘1的圆周等分了 8个角度区间，分为 0。?45°、45。?90°、90。?135。,135° ?180。,180° ?225。,225° ?270°、270°?315°和315°?360°，且每个角度区间对应一个温度传感器5 ; 根据获得的温度与光电流的特性曲线和8个角度区间分别多次测量8个读数头的实际比较电压，取各读数头测量电压的平均值作为最终的比较电压，最终获得比较电压-读数头-温度-角度区间数据表。 所述精码及中精码译码模块3包括多个采样放大差分电路、调零调幅电路和ADR换电路； 光电码盘1输出电流信号中的两路信号输入至一个米样放大差分电路， 每个采样放大差分电路输出的一路信号输入至调零调幅电路， 调零调幅电路输出的每路调零调幅信号输入至AD转换电路， AD转换电路输出多路信号作为精码译码信号和中精码译码信号的组合。 所述采样放大差分电路包括电阻R1-R11、第一运算放大器NIA、第二运算放大器NIB和供电电源； 光电码盘1输出电流信号中的两路信号中的一路同时输入至电阻R2的一端和电阻R1的一端，电阻R1的另一端与电阻R3的一端同时接供电电源的GND端，电阻R3的另一端与电阻R4的一端同时接第二运算放大器NIB的反向信号输入端， 电阻R2的另一端与第二运算放大器NIB的正向信号输入端连接，第二运算放大器NIB的信号输出端同时与电阻R4的另一端和电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端和电阻R8的一端同时接第一运算放大器NIA的反向输入端， 光电码盘1输出电流信号中的两路信号中的另一路同时输入至电阻R5的一端，电阻R5的另一端同时与电阻R10的一端和第一运算放大器NIA的正向信号输入端连接，电阻R10的另一端同时与电阻R7的一端和电阻R11的一端连接，电阻R7的另一端和电阻R11的另一端同时接供电电源的GND端， 第一运算放大器NIA的信号输出端同时与电阻R8的另一端和电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端输入至调零调幅电路； 第一运算放大器NIA的正向电源供电端接供电电源的正极，第一运算放大器NIA的负向电源供电端接供电电源的负极。 所述编码器还包括外扩Flash存储器7，所述外扩Flash存储器7用于存储比较电压-读数头-温度-角度区间数据表，供DSP处理器4调用。 所述DSP处理器4的工作过程包括如下步骤: 分别接收当前温度、当前粗码、当前中精码和当前精码的步骤； 采用当前精码校正当前中精码，并合成细码的步骤； 利用合成的细码校正当前粗码，合成22位码盘值，并输出22位码盘值的步骤； 根据合成的22位码盘值，获取当前的角度区间的步骤； 根据读取的当前温度和当前角度区间，查比较电压-读数头-温度-角度区间数据表的步骤； 当根据比较电压-读数头-温度-角度区间数据表，成功获取比较电压，根据获得的比较电压，向DAC模块6输出比较电压数字信号的步骤； 当根据比较电压-读数头-温度-角度区间数据表，不能成功获取比较电压，则DSP处理器4重新开始工作的步骤。 本专利技术的有益效果在于，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
自我调整比较电压的绝对式光电编码器，其特征在于，所述编码器包括光电码盘(1)、粗码译码模块(2)、精码及中精码译码模块(3)、DSP处理器(4)、八个温度传感器(5)和DAC模块(6)；八个温度传感器(5)以光电码盘(1)的中心对称安装在光电码盘(1)上，光电码盘(1)的电流信号输出端同时与粗码译码模块(2)的电流信号输入端和精码及中精码译码模块(3)电流信号输入端连接；粗码译码模块(2)的粗码译码信号输出端与DSP处理器(4)的粗码译码信号输入端连接，精码及中精码译码模块(3)的精码译码信号输出端与DSP处理器(4)的精码译码信号输入端连接，精码及中精码译码模块(3)的中精码译码信号输出端与DSP处理器(4)的中精码译码信号输入端连接，八个温度传感器(5)的温度检测信号输出端均与DSP处理器(4)的温度检测信号输入端连接，DSP处理器(4)根据相应温度传感器(5)采集的温度，结合比较电压‑读数头‑温度‑角度区间数据表输出比较电压数字信号给DAC模块(6)，DAC模块(6)的比较电压模拟信号输出端与粗码译码模块(2)的比较电压模拟信号输出端连接；所述比较电压‑读数头‑温度‑角度区间数据表的获取过程为：从‑40℃到140℃分成每间隔10℃的温度段，测量每个温度段的温度与光电流数据，并拟合成温度与光电流的特性曲线；采用4个主读数头和4个备读数头相互穿插将光电码盘(1)的圆周等分了8个角度区间，分为0°～45°、45°～90°、90°～135°、135°～180°、180°～225°、225°～270°、270°～315°和315°～360°，且每个角度区间对应一个温度传感器(5)；根据获得的温度与光电流的特性曲线和8个角度区间分别多次测量8个读数头的实际比较电压，取各读数头测量电压的平均值作为最终的比较电压，最终获得比较电压‑读数头‑温度‑角度区间数据表。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴林，崔宁，徐川川，于志亮，刘杨，曹开锐，李松峰，耿光晓，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23