当时，在现代电子工业中，光电编码器作为传感手法被广泛选用。光电编码器是一种通过光电改换将输出轴上的机械几许位移量改换成脉冲或数字量的传感器。通常，依据码盘方法光电编码器分为肯定式、增量式和混合式3种。增量式编码器是直接运用光电改换原理输出3组方波脉冲A、B和Z相。

    在实践运用中，光电编码器的输出信号往往不能被直接选用，需要对此进行相应的拓宽电路处置。文中关于丹麦SCANON公司的2RHIB类型的光电编码器，描绘了一种集光电阻隔、鉴相、频率电压改换、电压调整输出等功用于一体的归纳性电路。该电路组成简略、调整便利、线性度好、具有实用价值。

    1 光电编码器

    选用丹麦SCANON公司的2RHIB型通心轴增量式编码器。该编码器有4种输出信号规范：1)“TP-规范”(Normal，TP-Standard)信号，输出信号为3通道输出：A、B、Z通道，即单通道或TP(方波输出)规范通道。2)“TP-差分”(TP-Differential)信号，输出信号为6通道：A、B、Z通道和反向A、反向B、反向Z通道。3)“OL7272线驱动习惯于长电缆”(Linedriver OL7272 for extra long cable)的差分信号，传输间隔可达100 m。4)“用26C31芯片的线驱动电路”(Line driver chip26C31)的差分信号，在5V作业电压下可以兼容RS-422A。低压输出<0．4V。

    2 光电编码器输出信号处置电路描绘

    此电路由电源模块、编码器的信号输入模块、光电阻隔模块、鉴相模块、频率电压改换模块、电压调整模块组成。以SCANCON的2RHIB光电编码器为模型，可以满意该类型不一样输出信号、不一样分辩率的商品的信号改换运用需要。一起，为了满意不一样运用场合对输出电压极性的需要，输出电路供给了两路电压信号输出，互为反相。总描绘框图如图1所示。

    2．1 光电阻隔模块描绘

    因为光电编码器的频率较高，为进步体系的抗搅扰才干，光电编码器输出信号需经光电阻隔后才干进行鉴相以及频率电压改换。本电路中选用光耦TPL521-2以完结关于脉冲信号的光电阻隔。

    因为挑选的TPL-521-2是线性光耦，所以在描绘电路时应着重思考光耦的下拉电阻取值，确保光耦的输出波形杰出。通过重复试验，结尾挑选510Ω。

    2．2 鉴相模块描绘

    2RHIB型光电编码器输出3组方波脉冲A、B和Z相。A、B两相一圈输出N个脉冲，Z相一圈输出1个脉冲，A、B两相相位差90°。A相超前则正转，B相超前则回转。鉴相电路用来分辩A相超前仍是B相超前，完结判别当时编码器的旋转方向。

    思考到鉴相的准确性和安稳性，本电路并未选用通常的由与非门、异或门和D触发器构成的鉴相电路，而是选用了专业的正交解码芯片LS7084来判别编码器是正转仍是回转。

    本电路中LS7084可挑选X1或X4方法。电路作业在X1方法时，编码器一个周期内发生一个输出脉冲，直接进入改换电路；作业在X4方法时，A相和B相输入信号的上升沿和降低沿均发生一个脉冲，即一个周期内发生4个输出脉冲，编码器输出脉冲以X4的细分方法进入改换电路。详细视实践运用状况而定。

    2．3 频率电压改换模块描绘

    本电路描绘将光电编码器输出的频率信号改换成规范的电压信号，挑选了运用简略、丈量精度高且不易受环境温度搅扰的频率电压改换芯片LM331。
    2．3．1 LM331简介

    LM331可用作精细的频率电压(F／V)改换器、A／D改换器、线性频率调制解调、长时刻积分器以及其他关联的器材。内置温度抵偿能隙基准电源，在整个作业温度规模内都具有很高的改换精度和温度安稳性。且频率习惯规模宽(1 Hz～100 kHz)、线性度好、外围电路简略。  LM331选用双列直插式8脚封装，其内部结构框图如图2所示。

    LM331内部由输入比拟器、守时比拟器、R-S触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等有些组成。输出驱动管选用集电极开路方法，因此可以通过挑选逻辑电流和外接电阻，灵敏改动输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不一样的逻辑电路。各引脚功用如下：脚1为脉冲电流输出端，内部相当于脉冲恒流源，脉冲宽度与内部单稳态电路一样；脚2为脉冲电流输出起伏调理端，Rs越小，输出电流越大；脚3为脉冲电压输出端，不用时可悬空或接地；脚4为地；脚5为单稳态外接守时时刻常数RC；脚6为单稳态触发脉冲输入端，低于脚7电压触发有用，需要输入宽度小于单稳态输出脉宽Tw，脚7为比拟器基准电压，用于设置输入脉冲的有用触发电平的凹凸；脚8为电源端，正常作业电压规模为4～40V DC。

    2．3．2 频率电压改换

    由LM331构成的精细频率电压改换电路如图3所示。

    输入脉冲fi经R1、C1组成的微分电路加到输入比拟器的反相输入端。输入比拟器的同相输入端经电阻R2、R3分压而加有约2Vcc／3的直流电压，反相输入端经电阻R1加有Vcc的直流电压。当输入脉冲的降低沿到来时，经微分电路R1、C1发生一负尖脉冲叠加到反相输入端的Vcc上，当负向尖脉冲大于Vcc／3时，输入比拟器输出高电平使触发器置位，此刻电流开关打向右边，电流源IR对电容CL充电，一起因复零晶体管截止而使电源Vcc通过电阻Rt对电容Ct充电。当电容CL两头电压到达2Vcc／3时，守时比拟器输出高电平使触发器复位，此刻电流开关打向左面，电容CL通过电阻RL放电，一起，复零晶体管导通，守时电容Ct敏捷放电，完结一次充放电进程。尔后，每逢输入脉冲的降低沿到来时，电路重复上述的作业进程。早年面的剖析可知，电容CL的充电时刻由守时电路Rt、Ct决议，充电电流的巨细由电流源IR决议，输入脉冲的频率越高，电容CL上堆集的电荷就越多，输出电压(电容CL两头的电压)就越高，完结了频率电压的改换。其间，输出电压Vo与fi的关系为：
        Vo=-2．09RLRtCt／Rs       (1)
    R3的取值为：
        R3=(Vcc-2 V)／0．2 mA     (2)
    电容C1的挑选不宜太小，要确保输入脉冲经微分后有满足的起伏来触发输入比拟器，但电容C1小些有利于进步改换电路的抗搅扰才干。电阻RL和电容CL组成低通滤波器。电容CL大些，输出电压Vo的纹波会小些，电容CL小些，当输入脉冲频率变化时，输出响应会快些。这些要素在实践运用时要归纳思考。

    在详细运用时需注意，输入频率脉冲信号经RC微分电路加至LM331内的输入比拟器，脉冲降低沿有用，而LS7084的CLK输出端已是负尖脉冲信号，所以LM331的6脚和8脚之间无须接微分电路。思考到同一类型编码器有不一样的分辩率，本电路中，在LM331的1脚输出端专门描绘了四位SW3拨码开关电路，别离衔接不一样的电阻，即RL可以取10 kΩ、50 kΩ、100 kΩ、500 kΩ。电阻挑选办法如下。

    1)核算输入频率：
        fi=最高转速(转／分钟)÷60x编码器分辩�
 

(Pules／Review．)       (3)
    注意：输入频率不得超越100 kHz。
    2)核算电阻值：
        R=109÷(fix1．895)     (4)
    挑选低于并最接近所核算出来的电阻值的电阻，也可以挑选多个电阻并联的方法进行设置。

    2．4 其他有些电路描绘

    电源有些将24 V直流输入电压改换成±15 V，+5 V，-12 V，用以给整个电路中的各个芯片供电。其间，专业电源改换芯片LT1111构成反极性降压电路，输出-15V。

    编码器输入信号有些关于2RHIB型光电编码器的4种不一样输出信号，选用不一样的承受信号芯片，然后进行后续处置。输入信号挑选的缺省衔接为“TP-规范”或“TP-差分”。

    电压调整有些选用LM324运放，对LM331输出的电压依据实践需要进行调整。本电路描绘了两路电压输出，互为反相。其间，两路输出电压均为可调。

    3 电路调试

    预备万用表、示波器平和口螺丝刀。按编码器上各个色彩的线的界说正确接线，查看电路板下没有杂物，邻近没有热源。查看结束确保无误，给电路上电。

     用万用表丈量电源有些的+15 V，+5 V电压是不是正确。若不正确，查看关联电路。然后，用螺丝刀调理LT1111芯片8脚输出端的电位器，使输出-15 V。注意，-15 V的数值应与+15V对称，以确保运放LM324的正、负供电电源对称。结尾丈量-12V电压。

    用示波器别离测光耦的输入、输出、LS7084的两路输入信号、UP／DN输出、CLK输出波形以及正回转指示灯是不是指示正确。当编码器正转时，UP／DN应输出高电平，赤色发光二极管点亮；反之，低电平，绿色发光二极管点亮。CLK输出波形应能观察到负尖脉冲。

    将LM331的1脚的拨码开关挑选100 k档，编码器的输入频率挑选10．8 kHz，用万用表丈量输出电压。别离调理两路输出电压的电位器，丈量两路输出电压是不是反相，数值是不是正确。其间，顺时针调理电位器，幅值减小，反之增大。注意，运放的实践输出电压值可以跟理论核算值存在差错，这时，首要查看运放的正、负电源是不是对称，平衡电阻是不是挑选正确，若均无误，则应屡次调理电位器，使差错最小。调试完结后，断电。

    4 结束语

    通过体系的结尾调试，本电路作为增量式光电编码器输出信号的处置电路是适宜的，而且可以确保信号输出的安稳和精度。实践证明，此电路简略、牢靠，具有必定的实用价值。

 

 

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