用于测量物体运动的基于计数器的电路制造技术

本公开涉及一种用于测量物体运动的基于计数器的电路。用于测量物体运动的装置具有正交增量式编码器，所述正交增量式编码器用于对应于该物体的增量位移提供编码器脉冲的第一相位和第二相位。根据对位移的感测，第一计数器对编码器脉冲的边沿进行计数。还对时钟脉冲进行计数。在周期性速度处理时刻获取运动数据包括解码器使用时钟脉冲计数调整来自第一计数器的编码器脉冲数据，该时钟脉冲计数是根据编码器脉冲最近边沿的时刻和速度处理时刻之间的时间段的。当解码器获取运动数据时，该时钟脉冲计数通过编码器脉冲的第一相位和第二相位的边沿重置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测量物体的运动的电路，以及更具体地，涉及一种用于测量物体的运动(甚至该物体以慢速运动)的基于计数器的电路。
技术介绍
对运动的电子测量通常使用编码器来获取关于运动物体的位置和速度的数据。该运动可以是转动运动或线性运动。例如，该运动物体可以是电机的驱动部分，可以根据从该编码器获取的数据控制电机的速度和/或位置。增量式编码器通常在运动物体增量位移时提供脉冲信号。正交编码器具有两个以四分之一周期间隔的输出脉冲信号(A和B)，从而使得对运动的感测(正或负)能够被区分。当速度高时，可以对在测量间隔中发生的编码器脉冲数进行计数(“M”方法)，而当速度低时，可以对在连续编码器脉冲之间出现的时钟脉冲数进行计数(“T”方法)，并且可以合并所述技术(“M/T”方法)。然而，如果连续编码器脉冲之间的间隔长于对运动数据进行处理的周期，诸如速度控制周期，那么由于检测死区时间，测量的结果可能是错误的。增加处理周期降低了可被准确测量的最小速度，然而处理的性能，特别是速度或位置控制的性能将会恶化。举例来说，通过提高编码器行数来提高编码器脉冲的密度，则增加了编码器的成本。传统的速度测量方法触发捕获中断以处理来自编码器的运动数据并计算该速度。传统的控制方法触发控制中断以基于所计算的速度执行控制算法。该捕获中断和控制中断是独立的。如果该控制中断具有优先权，则该控制算法有风险使用过期的运动数据，而如果该捕获中断具有优先权，则该控制算法有风险超过所允许的最大时间，扰乱了运动控制。使用一种用于提高对运动(甚至在低速运动的情况下)的测量的精度，而并不增加编码器的成本且在数据的处理中并不引入除控制中断之外的中断的技术将是有利的。附图说明本专利技术及其目的和优点，可通过参考对在附图中所示出的本专利技术的实施例的下述说明得到最好地理解。附图中的元素是为了简洁和清晰的目的而示出的并且不必是按比例绘制的。图1是用于测量和控制物体的运动的传统装置的示意框图；图2是依据本专利技术的实施例的用于测量和控制物体的运动的装置的示意框图；图3至7是依据本专利技术的实施例的测量和控制物体的运动的方法中出现的信号的时序图；图8和9是示出依据本专利技术的实施例的测量和控制物体的运动的方法的流程图；图10和11是与传统方法相比的使用图8和9的方法的一个示例获得的值的时序图；图12是依据本专利技术的实施例的另一个用于测量和控制物体的运动的装置的示意框图；图13和14是依据本专利技术的实施例的在图12的装置的操作中出现的信号的时序图；以及图15是通过示例的方式给出的依据本专利技术一个实施例的示出图12的装置的操作的流程图。具体实施方式图1图示了用于控制耦合至电机102的驱动轴的物体(未示出)的运动的传统装置100，并且它具有正交增量式编码器104。编码器104在运动物体增量位移时提供输出脉冲信号ΦA和ΦB。输出脉冲信号ΦA和ΦB间隔脉冲信号的四分之一周期，从而使得对运动的感测(正或负)能够被区分。运动测量模块106，或者当速度高时，对在测量间隔中发生的编码器脉冲的边沿的数量进行计数(“M”方法)，或者当速度低时，对在连续编码器脉冲之间发生的来自高速时钟108的时钟脉冲的数量进行计数(“T”方法)。然而，如果连续编码器脉冲边沿之间的间隔长于对运动数据进行处理的周期，那么，由于
检测死区时间，测量的结果可能是错误的。提高处理周期会降低处理性能，特别是对速度或位置的控制的性能，而提高编码器行的数量会增加编码器的成本。此外，重要的是，在一方面，如果控制中断具有优先权，则要防止控制算法使用过期的运动数据；在另一方面，如果捕获中断具有优先权，则要防止控制算法超过允许的最大时间而扰乱运动控制。现在参考图2，示出了依据本专利技术一个实施例的用于测量和控制物体(未示出)的运动的装置200。该装置200具有耦合的电机102以驱动该物体，以及正交增量式编码器104用于提供编码器脉冲的第一相位ΦA和第二相位ΦB，第一相位ΦA和第二相位ΦB与该物体的增量位移对应。该装置200包括第一计数器COUNTER_0，用于根据时位移的感测提供编码器脉冲计数T0。该装置200还包括时钟108，用于以确定频率提供时钟脉冲CLOCK。该设备还包括至少一个其他计数器，在这种情况下它包括用于提供时钟脉冲计数的第二计数器COUNTER_1和第三计数器COUNTER_2。解码器202连接至计数器并在周期性速度处理时刻k、(k-n)处，根据编码器脉冲计数T0和时钟脉冲计数获取运动数据W(k)、W(k-n)。当解码器202获取运动数据W(k)、W(k-n)时，时钟脉冲计数分别由编码器脉冲的第一相位ΦA和第二相位ΦB重置。解码器202对运动数据W(k)、W(k-n)的获取，包括使用时钟脉冲计数X(k)调整来自第一计数器COUNTER_0的编码器脉冲数据E(k)＝T0(k)-T0(k-1)，其中计数X(k)是根据当编码器脉冲的ΦA和ΦB的最近边沿已经出现的时刻和当解码器202获取运动数据时的速度处理时刻k、(k-n)之间的时间段T1(k)、T2(k)、T1(k-n)、T2(k-n)的。对于解码器202来说使用同一周期性时刻获取运动数据W(k)、W(k-n)，并调整编码器脉冲数据E(k)＝T0(k)-T0(k-1)，以及用于速度处理，它可包括速度的计算和控制。不需要其他额外的中断。第二计数器COUNTER_1和第三计数器COUNTER_2分别提供时钟脉冲计数T1、T2。第二计数器COUNTER_1和第三计数器COUNTER_2分别由编码器脉冲的第一相位和第二相位重置并且仅使用T1或T2中较小的计数。当从先前的速度处理时刻(k-1)开始，编码器脉冲ΦA、ΦB的边沿已经出现时，解码器202对运动数据W(k)的获取使用时钟脉冲计数X(k)调整来自第一计数器COUNTER_0的编码器脉冲数据E(k)，X(k)是根据编码器脉冲的ΦA
和ΦB的最近边沿的时刻和当前处理时刻k之间的时间段T1(k)、T2(k)的。当从先前的速度处理时刻(k-1)开始，编码器脉冲ΦA、ΦB的边沿已经出现时，解码器202对来自第一计数器COUNTER_0的编码器脉冲数据E(k)的调整根据编码器脉冲的ΦA、ΦB的最近边沿和当前处理时刻k之间的时间段T1(k)、T2(k)增加测量的速度值W(k)。解码器202对来自第一计数器COUNTER_0的编码器脉冲数据E(k)的调整根据编码器脉冲ΦA、ΦB的最近边沿和先前的处理时刻(k-n)之间的时间段T1(k-n)、T2(k-n)减小测量的速度值W（k)。当从先前的速度处理时刻(k-1)开始没有出现编码器脉冲ΦA、ΦB的边沿时，解码器202对运动数据W(k)的获取使用对从编码器脉冲ΦA、ΦB的最近边沿开始的速度处理时刻的数量N的计数。当从先前的处理时刻(k-1)开始，运动方向已经改变时，解码器202将测量的速度值W(k)调整为零。当从先前的速度处理时刻(k-1)开始，编码器脉冲ΦA、ΦB的边沿没有出现时，并且当在当前处理时刻k中从先前的编码器脉冲ΦA、ΦB开始的时间短于从先前的编码器脉冲和先前的处理时刻(k-n)开始的时间时，解码器不改变测量的速度值W(k-n)。当在当前处理时刻k中不具有编码器脉冲ΦA、ΦB的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量物体的运动的测量装置，所述测量装置具有用于提供编码器脉冲的第一相位和第二相位的正交增量式编码器，所述编码器脉冲的第一相位和第二相位对应于物体的增量位移，所述测量装置包括：第一计数器，用于根据对位移的感测提供编码器脉冲计数；时钟，用于以确定的频率提供时钟脉冲；另一计数器，连接至所述时钟，用于提供时钟脉冲计数；以及解码器，用于在周期性速度处理时刻处根据所述编码器脉冲计数和所述时钟脉冲计数来获取运动数据，其中所述解码器时运动数据的获取包括使用时钟脉冲计数调整来自所述第一计数器的编码器脉冲数据，所述时钟脉冲计数是根据所述编码器脉冲的最近边沿和当所述解码器获取运动数据时的速度处理时刻之间的时间段的，以及其中当所述解码器获取运动数据时，所述时钟脉冲计数由所述编码器脉冲的第一相位和第二相位重置。

【技术特征摘要】
1.一种用于测量物体的运动的测量装置，所述测量装置具有用于提供编码器脉冲的第一相位和第二相位的正交增量式编码器，所述编码器脉冲的第一相位和第二相位对应于物体的增量位移，所述测量装置包括：第一计数器，用于根据对位移的感测提供编码器脉冲计数；时钟，用于以确定的频率提供时钟脉冲；另一计数器，连接至所述时钟，用于提供时钟脉冲计数；以及解码器，用于在周期性速度处理时刻处根据所述编码器脉冲计数和所述时钟脉冲计数来获取运动数据，其中所述解码器时运动数据的获取包括使用时钟脉冲计数调整来自所述第一计数器的编码器脉冲数据，所述时钟脉冲计数是根据所述编码器脉冲的最近边沿和当所述解码器获取运动数据时的速度处理时刻之间的时间段的，以及其中当所述解码器获取运动数据时，所述时钟脉冲计数由所述编码器脉冲的第一相位和第二相位重置。2.如权利要求1所述的装置，其中所述另一计数器包括用于提供时钟脉冲计数的第二计数器和第三计数器，其中所述第二计数器和第三计数器分别由所述编码器脉冲的第一相位和第二相位重置。3.如权利要求1所述的装置，其中所述另一计数器是提供所述时钟脉冲计数的共同计数器，以及当所述解码器获取运动数据时由所述编码器脉冲的第一相位和第二相位重置所述另一计数器。4.如权利要求1所述的装置，其中当从先前的速度处理时刻开始已经出现编码器脉冲的边沿时，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树楠，周序伟，叶万富，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US