一种含有高速光电编码器的系统及测试方法技术方案

本发明专利技术公开的一种高速光电编码器，包括第一高速感光模块、第二高速感光模块和D触发器，其中，所述第一高速感光模块的输出端连接所述D触发器的时钟输入端，所述第二高速感光模块的输出端连接所述D触发器的复位输入端，所述D触发器的数据输入端接高电平，所述D触发器的输出端输出编码信号。本发明专利技术提供的一种含有高速光电编码器的系统及测试方法，采用单光子雪崩二极管作为探测元件，使得高速光电编码器具有响应速度快、电路简单、芯片面积小等优点，能够快速准确地测出码盘的转速和转向。

A System with High Speed Photoelectric Encoder and Its Testing Method

The invention discloses a high-speed photoelectric encoder, which comprises a first high-speed photosensitive module, a second high-speed photosensitive module and a D flip-flop. The output end of the first high-speed photosensitive module connects the clock input end of the D flip-flop, and the output end of the second high-speed photosensitive module connects the reset input end of the D flip-flop. The data input end of the D flip-flop is connected with a high level, and the output end of the D flip-flop outputs a coded signal. The system and test method of the high-speed photoelectric encoder provided by the invention adopts single photon avalanche diode as detection element, which makes the high-speed photoelectric encoder have the advantages of fast response, simple circuit and small chip area, and can quickly and accurately measure the speed and steering of the code disk.

【技术实现步骤摘要】
一种含有高速光电编码器的系统及测试方法
本专利技术涉及光电编码器领域，具体涉及一种含有高速光电编码器的系统及测试方法。
技术介绍
在工业设备及民用电器设备中，一般工件转速测量均通过一个光电编码器与码盘、光源配合实现。编码器通过检测透过码盘照射在芯片上的光线明暗频率，进而获得码盘的转速信息。目前光电编码器芯片产品多采用双极结型晶体管工艺，芯片使用多个光电二极管监测入射光通过码盘的明暗变化，当光电二极管受到光照时，会产生光生电流，后续通过积分电路对该电流积分转换为电压，然后对几路电压信号比较输出脉冲信号。该种架构的光电编码器存在电路复杂，芯片面积大，响应速度较慢的缺点，不适用于高速测量。
技术实现思路
本专利技术提供的一种含有高速光电编码器的系统及测试方法，采用单光子雪崩二极管作为探测元件，使得高速光电编码器具有响应速度快、电路简单、芯片面积小等优点，能够快速准确地测出码盘的转速和转向。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高速光电编码器，包括第一高速感光模块、第二高速感光模块和D触发器，其中，所述第一高速感光模块的输出端连接所述D触发器的时钟输入端，所述第二高速感光模块的输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速光电编码器，其特征在于，包括第一高速感光模块、第二高速感光模块和D触发器，其中，所述第一高速感光模块的输出端连接所述D触发器的时钟输入端，所述第二高速感光模块的输出端连接所述D触发器的复位输入端，所述D触发器的数据输入端接高电平，所述D触发器的输出端输出编码信号。

【技术特征摘要】
1.一种高速光电编码器，其特征在于，包括第一高速感光模块、第二高速感光模块和D触发器，其中，所述第一高速感光模块的输出端连接所述D触发器的时钟输入端，所述第二高速感光模块的输出端连接所述D触发器的复位输入端，所述D触发器的数据输入端接高电平，所述D触发器的输出端输出编码信号。2.根据权利要求1所述的一种高速光电编码器，其特征在于，所述第一高速感光模块和所述第二高速感光模块为同一种电路模块；所述第一高速感光模块包括至少一个单光子雪崩二极管Ⅰ、电阻Ⅰ和反向器Ⅰ，所述单光子雪崩二极管Ⅰ的负极与电源负极相连，所述单光子雪崩二极管Ⅰ的正极与所述电阻Ⅰ的一端和所述反相器Ⅰ的输入端共同连接于节点N1；所述电阻Ⅰ的另一端与电源正极相连；所述反相器Ⅰ的输出端连接所述D触发器的时钟输入端；其中，当所述单光子雪崩二极管Ⅰ的个数大于1时，所有的单光子雪崩二极管Ⅰ并联连接；所述第二高速感光模块包括至少一个单光子雪崩二极管Ⅱ、电阻Ⅱ和反向器Ⅱ，所述单光子雪崩二极管Ⅱ的负极与电源负极相连，所述单光子雪崩二极管Ⅱ的正极与所述电阻Ⅱ的一端和所述反相器Ⅱ的输入端共同连接于节点N2；所述电阻Ⅱ的另一端与电源正极相连；所述反相器Ⅱ的输出端连接所述D触发器的复位输入端；其中，当所述单光子雪崩二极管Ⅱ的个数大于1时，所有的单光子雪崩二极管Ⅱ并联连接。3.一种测试码盘转速的系统，其特征在于，包括权利要求1所述的高速光电编码器、码盘和光源，所述码盘表面包括交替的透光光栅和不透光光栅，所述光源位于所述码盘的上方，所述高速光电编码器位于所述码盘的下方，当第一高速感光模块的感光区域Ⅰ位于透光光栅下方时，第二高速感光模块的感光区域Ⅱ位于不透光光栅下方；当第一高速感光模块的感光区域Ⅰ位于不透光光栅下方时，第二高速感光模块的感光区域Ⅱ位于透光光栅下方。4.根据权利要求3所述的一种测试码盘转速的系统，其特征在于，相邻的透光光栅和不透光光栅的宽度之和等于高速光电编码器的宽度；感光区域Ⅰ和感光区域Ⅱ的宽度均小于相邻的透光光栅和不透光光栅宽度之和的四分之一。5.一种采用权利要求3所述的系统测试码盘转速的方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：感光区域Ⅰ位于透光光栅的下方，且感光区域Ⅱ位于不透光光栅的下方时，感光区域Ⅰ接收光子，第一高速感光模块输出端由低电平变为高电平；感光区域Ⅱ不接受光子，第二高速感光模块输出端保持低电平；此时，D触发器的时钟输入端出现由低变高的脉冲信号，D触发器输出端立即由低电平变为高电平，其后D触发器输出端保持高电平不变；S02：所述码盘转动，使得感光区域Ⅱ位于透光光栅的下方，且感光区域Ⅰ位于不透光光栅下方时，感光区域Ⅱ接收光子，第二高速感光模块输出端由低电平变为高电平；感光区域Ⅰ不接受光子，第一高速感光模块输出端保持低电平；此时，D触发器进入复位状态，D触发器输出端立即由高电平变为低电平；S03：所述码盘持续转动，所述高速光电编码器输出的脉冲信号的频率与码盘转速呈线性关系，通过计算该脉冲信号的频率即可计算所述码盘的转速。6.根据权利要求5所述的一种测试码盘转速的方法，其特征在于，所述第一高速感光模块和所述第二高速感光模块为同一种电路模块；所述第一高速感光模块包括单光子雪崩二极管Ⅰ、电阻Ⅰ和反向器Ⅰ，所述单光子雪崩二极管Ⅰ的负极与电源负极相连，所述单光子雪崩二极管Ⅰ的正极与所述电阻Ⅰ的一端和所述反相器Ⅰ的输入端共同连接于节点N1；所述电阻Ⅰ的另一端与电源正极相连；所述反相器Ⅰ的输出端连接所述D触发器的时钟输入端；所述第二高速感光模块包括单光子雪崩二极管Ⅱ、电阻Ⅱ和反向器Ⅱ，所述单光子雪崩二极管Ⅱ的负极与电源负极相连，所述单光子雪崩二极管Ⅱ的正极与所述电阻Ⅱ的一端和所述反相器Ⅱ的输入端共同连接于节点N2；所述电阻Ⅱ的另一端与电源正极相连；所述反相器Ⅱ的输出端连接所述D触发器的复位输入端；所述步骤S01中，单光子雪崩二极管Ⅰ接受到光子便立即进入雪崩状态，单光子雪崩二极管Ⅰ反向电流瞬间增大，使得节点N1电压VN1立即由高电平变为低电平，反相器Ⅰ输出电压VO1快速由低电平变为高电平；此时，单光子雪崩二极管Ⅱ上方为不透光光栅，单光子雪崩二极管Ⅱ处...

【专利技术属性】
技术研发人员：段杰斌，李琛，蒋宇，沈灵，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31