一种多解析度输出增量光电编码器和芯片和码盘制造技术

一种多解析度输出增量光电编码器和芯片和码盘，通过复合光传感相位阵列和零位信号传感阵列，能够集成多种解析度分辨力，达到了一个确定的芯片就可实现用户可选编码分辨力的技术效果。技术效果。技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种多解析度输出增量光电编码器和芯片和码盘


[0001]本专利技术涉及光电编码器芯片技术，特别是一种多解析度输出增量光电编码器和芯片和码盘，通过复合光传感相位阵列和零位信号传感阵列，能够集成多种解析度分辨力，达到了一个确定的芯片就可实现用户可选编码分辨力的技术效果。

技术介绍

[0002]目前，随着我国自动化程度的快速发展，对于直线位移和角度位移的测量需求已经遍布生活和工作中的各个领域，而光电编码器正是直线位移和角度位移测量的核心产品。光电编码器，通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，这是目前应用最多的传感器。光电编码器是由光源、光码盘和光敏元件组成。光学码盘实际上是一个刻有规则透光和不透光线条的圆盘，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元件输出波形经整形后，变为脉冲信号，每转一圈，输出一组脉冲。根据脉冲的变化，可以精确测量和控制设备位移量。在实际的生产生活中，针对不同的应用需求，光电编码器的线性需求种类繁多，低要求的有1圈50线的应用场景，到高需求一圈1万线的需求应用，整体的分辨力需求跨度很大。为了满足多种多样性的需求，需要配备多种光电编码器。每一种对应需求的光电编码器都包含一个符合需求的光电编码器芯片，对应光电编码器芯片线性需求的码盘，这就无形中增加了生产制造的成本和结构设计的难度，极大的限制了高效率的产品生产和检测。这对光电编码器的生产厂家及光电编码器的应用厂家来说都是一个非常麻烦的事情。本专利技术人认为，减少生产过程中由于多样性需求引起的限制生产及降低设计结构的复杂性，能够形成生产厂的核心技术和提高产品核心竞争力。有鉴于此，本专利技术人完成了本专利技术。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种多解析度输出增量光电编码器和芯片和码盘，通过复合光传感相位阵列和零位信号传感阵列，能够集成多种解析度分辨力，达到了一个确定的芯片就可实现用户可选编码分辨力的技术效果。
[0004]本专利技术的技术解决方案如下：
[0005]一种多解析度输出增量光电编码器，其特征在于，包括光电编码器芯片和与其相适配的光信号调制码盘，所述光电编码器芯片包括复合光传感相位阵列和零位信号传感阵列，所述复合光传感相位阵列通过第一跨阻放大器和回滞比较器组合模块连接倍频及分频处理模块，所述零位信号传感阵列通过第二跨阻放大器和回滞比较器组合模块连接逻辑处理及选择模块，所述逻辑处理及选择模块分别连接所述倍频及分频处理模块和信号输出端，所述光信号调制码盘上设置有若干条光栅轨道以适配所述复合光传感相位阵列。
[0006]所述复合光传感相位阵列包括第一分辨率光电二极管阵列和第二分辨率光电二极管阵列，所述光信号调制码盘上设置有第一光栅轨道及其第一零位信号轨道，和第二光栅轨道及其第二零位信号轨道，所述零位信号传感阵列包括第一光栅轨道零位信号传感器
和第二光栅轨道零位信号传感器。
[0007]所述复合光传感相位阵列包括第三分辨率光电二极管阵列，所述光信号调制码盘上设置有第三光栅轨道及其第三零位信号轨道，所述零位信号传感阵列包括第三光栅轨道零位信号传感器。
[0008]所述光信号调制码盘为圆盘结构，每一条光栅轨道上的光栅区透光线沿圆周均布，所述光栅区透光线的数量为其所属光栅轨道的本征分辨率线数，所述本征分辨率线数使得与其对应的分辨率光电二极管阵列产生传输到第一跨阻放大器和回滞比较器组合模块的本征信号，所述本征信号能够在所述倍频及分频处理模块中进行倍频或分频。
[0009]所述倍频及分频处理模块能够对所述本征信号进行1/2, 1/4,
×
2，
×
4的信号处理以形成多解析度的可选编码分辨率规格。
[0010]所述光信号调制码盘上自外而内依次分布第一光栅轨道、第二光栅轨道、第三光栅轨道、第三零位信号轨道、第二零位信号轨道和第一零位信号轨道。
[0011]所述第一光栅轨道上的光栅区透光线的数量＜所述第二光栅轨道上的光栅区透光线的数量＜所述第三光栅轨道上的光栅区透光线的数量。
[0012]一种多解析度输出增量光电编码器芯片，其特征在于，包括复合光传感相位阵列和零位信号传感阵列，所述复合光传感相位阵列通过第一跨阻放大器和回滞比较器组合模块连接倍频及分频处理模块，所述零位信号传感阵列通过第二跨阻放大器和回滞比较器组合模块连接逻辑处理及选择模块，所述逻辑处理及选择模块分别连接所述倍频及分频处理模块和信号输出端。
[0013]所述复合光传感相位阵列包括第一分辨率光电二极管阵列，第二分辨率光电二极管阵列，和第三分辨率光电二极管阵列，所述零位信号传感阵列包括第一光栅轨道零位信号传感器，第二光栅轨道零位信号传感器，和第三光栅轨道零位信号传感器。
[0014]一种光信号调制码盘，其特征在于，包括第一光栅轨道及其第一零位信号轨道，第二光栅轨道及其第二零位信号轨道，和第三光栅轨道及其第三零位信号轨道，所述光信号调制码盘为圆盘结构，每一条光栅轨道上的光栅区透光线沿圆周均布，所述光栅区透光线的数量为其所属光栅轨道的本征分辨率线数。
[0015]本专利技术的技术效果如下：本专利技术一种多解析度输出增量光电编码器和芯片和码盘，基于一种复合光传感相位阵结构，该结构在单芯片上集成了多达十余种常用的圆周线性解析度的应用需求，芯片的相位光传感阵列为2～3个独立的相位阵轨道窗口，通过芯片选择输入端，用二进制数字编码信号选择需求的每圆周转动可输出的编码数字脉冲数，达到了一个确定的芯片就可实现用户可选的编码分辨力。
[0016]本专利技术具有以下特点：1.本专利技术采用一种复合相位阵结构，集成了多达十余种常用的圆周线性解析度的应用需求，解决在芯片应用设计当中因为种类繁多增加的生产制造的成本和结构设计的难度，极大的提高了产品生产和检测效率。2.本专利技术采用的数字逻辑选择方式简化了应用过程中繁琐的设计结构，每一组选中的分辨力需求的信号唯一对应一组逻辑输出，方便对光电编码器的结构设计和检测方案设计。3.本专利技术信号差分倍频及时钟分频处理方式，此时根据预设的设计状态（设定的解析度需求），信号处理电路选择相对应的处理，包括预设的倍频处理，及预设的分频处理。同时保证倍频或者分频信号仍然保持正交的状态输出。4.本专利技术采用的Z信号处理方式，输出信号对应的零位信号拥有独立的光
信号传感通道，根据预设的输出信号状态特征，通过数字逻辑选择输出正确的零位信号信息。
附图说明
[0017]图1是实施本专利技术一种多解析度输出增量光电编码器的芯片电路结构示意图。
[0018]图2是与图1的芯片电路相适配的光信号调制码盘结构示意图。
[0019]附图标记列示如下：1
‑
复合光传感相位阵列；2
‑
零位信号传感阵列；3
‑
跨阻放大器和回滞比较器组合模块（回滞比较器又称滞回比较器或施密特触发器Schmidt trigger或迟滞比较器，跨阻放大器TIA，trans
‑
impedance ampli本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多解析度输出增量光电编码器，其特征在于，包括光电编码器芯片和与其相适配的光信号调制码盘，所述光电编码器芯片包括复合光传感相位阵列和零位信号传感阵列，所述复合光传感相位阵列通过第一跨阻放大器和回滞比较器组合模块连接倍频及分频处理模块，所述零位信号传感阵列通过第二跨阻放大器和回滞比较器组合模块连接逻辑处理及选择模块，所述逻辑处理及选择模块分别连接所述倍频及分频处理模块和信号输出端，所述光信号调制码盘上设置有若干条光栅轨道以适配所述复合光传感相位阵列。2.根据权利要求1所述的多解析度输出增量光电编码器，其特征在于，所述复合光传感相位阵列包括第一分辨率光电二极管阵列和第二分辨率光电二极管阵列，所述光信号调制码盘上设置有第一光栅轨道及其第一零位信号轨道，和第二光栅轨道及其第二零位信号轨道，所述零位信号传感阵列包括第一光栅轨道零位信号传感器和第二光栅轨道零位信号传感器。3.根据权利要求2所述的多解析度输出增量光电编码器，其特征在于，所述复合光传感相位阵列包括第三分辨率光电二极管阵列，所述光信号调制码盘上设置有第三光栅轨道及其第三零位信号轨道，所述零位信号传感阵列包括第三光栅轨道零位信号传感器。4.根据权利要求1所述的多解析度输出增量光电编码器，其特征在于，所述光信号调制码盘为圆盘结构，每一条光栅轨道上的光栅区透光线沿圆周均布，所述光栅区透光线的数量为其所属光栅轨道的本征分辨率线数，所述本征分辨率线数使得与其对应的分辨率光电二极管阵列产生传输到第一跨阻放大器和回滞比较器组合模块的本征信号，所述本征信号能够在所述倍频及分频处理模块中进行倍频或分频。5.根据权利要求4所述的多解析度输出增量光电编码器，其特征在于，所述倍频及分频处理模块能够对所述本征信号进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶淼，王英魁，崔光日，
申请(专利权)人：北京华大云感科技有限公司，
类型：新型
国别省市：