多圈转换模块和编码器的制作方法

本实用新型涉及编码器技术领域，尤其是涉及多圈转换模块和编码器。

背景技术：

目前，通过在单圈绝对值编码器上增设机械部件的机械方式来实现多圈绝对值编码器。这就造成了设备部件增加，电路功能改进复杂，导致装配时间延长，浪费人力时间，从而极大的增加了设备成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供多圈转换模块和编码器，可以在单圈绝对值编码器的基础上通过电路实现多圈功能，降低设备成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种多圈转换模块，用于单圈绝对值编码器，包括：掉电检测电路、单片机和全双工通讯芯片；其中，

所述掉电检测电路和所述全双工通讯芯片均与所述单片机相连接；

所述掉电检测电路用于实现所述单片机的掉电检测和掉电数据保存，并为所述单片机提供工作电压；

所述单片机用于采集单圈绝对值编码器的编码器数据，将所述编码器数据进行数据处理，得到数值信息，并将所述数值信息通过所述全双工通讯芯片发送给用户端；

所述全双工通讯芯片用于在所述单片机和用户端进行数据双向传输。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述掉电检测电路包括二极管D1和D2、上拉电阻DS、下拉电阻DX和XL、限流电阻DL、三极管Q1、电容C1、C2、C3和C5，其中，所述二极管D1的正极与电源电压VCC相连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的正极相连接，所述二极管D2的负极与所述电容C3的正极板相连接，所述电容C3的负极板接地，所述上拉电阻DS的一端与电源电压VCC相连接，所述上拉电阻的另一端与下拉电阻DX的一端串联连接，所述下拉电阻DX的另一端接地，所述下拉电阻DX非接地的一端与限流电阻DL相连接，所述限流电阻DL的另一端与所述三极管Q1的基极相连接，所述下拉电阻XL的一端与所述三极管Q1的发射极相连接，并接掉电检测信号引脚CF，所述电容C1的正极板、所述电容C2的一端接电源电压VCC，所述电容C1的负极板接地，所述电容C2的另一端接地，所述电容C5的一端与所述三极管Q1集电极相连接，所述电容C5的另一端接地。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述单片机包括C8051F330芯片，所述C8051F330芯片的引脚1连接掉电检测信号引脚CF，引脚2接地，并与电容C7、C8的一端相连接，引脚3分别与所述电容C7、C8的另一端和供电电源电压相连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述全双工通讯芯片包括MAX488芯片，所述MAX488芯片的引脚2连接接收数据引脚RXD，引脚3连接发送数据引脚TXD，引脚1连接电源电压VCC，引脚4接地，引脚5、6和引脚7、8分别与所述用户端相连接。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括第二掉电检测电路，所述第二掉电检测电路包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的一端接电源电压VCC，所述电阻R1的另一端与电阻R2的一端串联，所述R1与电阻R2串联的一端接第二掉电检测信号引脚DY，所述电阻R2的另一端接地。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述C8051F330芯片的引脚15接第二掉电检测信号引脚DY。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括：

第一电压转换芯片，用于将第一直流电压转换成第二直流电压，并为所述多圈转换模块供电。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括：

第二电压转换芯片，用于将所述第二直流电压转换成第三直流电压，并为所述单片机供电。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，第一直流电压为直流电压10至直流电压30伏，所述第二直流电压为直流电压5伏，所述第三直流电压为直流电压3.3伏。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种编码器，包括第一方面及其可能的实施方式所述的多圈转换模块，所述多圈转换模块设置在编码器的内部PCB处理板上或者在编码器外部安装。

本实用新型实施例提供了多圈转换模块和编码器，包括掉电检测电路、单片机和全双工通讯芯片，掉电检测电路和全双工通讯芯片均与单片机相连接，掉电检测电路用于实现单片机的掉电检测和掉电数据保存，并为单片机提供工作电压，单片机用于采集单圈绝对值编码器的编码器数据，将编码器数据进行数据处理(包括判别、存储、记录、读取)，得到数值信息(包括圈数、角度值)，并将数值信息通过全双工通讯芯片发送给用户端；全双工通讯芯片用于在单片机和用户端进行数据双向传输，并且多圈转换模块设置在编码器的内部PCB处理板上或者在编码器外部安装，从而可以单圈绝对值编码器的基础上，实现多圈功能，降低设备成本。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的多圈转换模块示意图；

图2为本实用新型实施例提供的掉电检测电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的单片机结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的全双工通讯芯片结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的第二掉电检测电路结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的第一电压转换芯片结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的第二电压转换芯片结构示意图。

图标：10-掉电检测电路；20-单片机；30-全双工通讯芯片；40-第二掉电检测电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对现有技术中单圈绝对值编码器通常采用机械方式实现多圈功能。浪费了人力、时间，从而无形中增加了设备成本。本实用新型实施例提供了多圈转换模块和编码器，包括掉电检测电路、单片机和全双工通讯芯片，掉电检测电路和全双工通讯芯片均与单片机相连接，掉电检测电路用于实现单片机的掉电检测和掉电数据保存，并为单片机提供工作电压，单片机用于采集单圈绝对值编码器的编码器数据，将编码器数据进行数据处理(包括判别、存储、记录、读取)，得到数值信息(包括圈数、角度值)，并将数值信息通过全双工通讯芯片发送给用户端；全双工通讯芯片用于在单片机和用户端进行数据双向传输，并且多圈转换模块设置在编码器的内部PCB处理板上或者在编码器外部安装，从而可以在单圈绝对值编码器的基础上通过电路实现多圈功能，不使用机械方式得到多圈绝对值编码器，极大的降低了设备成本。

为便于对本实施例进行理解，下面对本实用新型实施例进行详细介绍。

图1为本实用新型实施例提供的多圈转换模块示意图。

参照图1，多圈转换模块包括掉电检测电路10、单片机20和全双工通讯芯片30，其中，掉电检测电路10和全双工通讯芯片30均与单片机20相连接。

掉电检测电路10用于实现单片机20的掉电检测和掉电数据保存，并为单片机20提供工作电压。

全双工通讯芯片30用于在单片机20和用户端之间进行数据与信号的双向传输通讯。

单片机20用于采集单圈绝对值编码器的编码器数据，将编码器数据进行数据处理，得到数值信息，数值信息包括编码器的圈数以及角度值，并将数值信息通过全双工通讯芯片30发送给用户端。需要说明的是，单片机20能够将单圈值与多圈值一并发出。

其中，数据处理包括对编码器正转/反转判别、对数据的存储、记录、读取等，具体的，正常工作时的工作电压5V，用采集来的编码器数据进行判断，来辨别圈数是增加还是减少。

在断电瞬间被多圈转换模块检测到，此时多圈转换模块把当前数据存储到单片机自带的存储芯片内，同时将圈数记录下来。

这里，由于单片机20内部设有集成存储器，因此，不需要外挂外部存储器，通过单片机内部的存储器存储编码器数据。

在下次上电的时候，多圈转换模块首先对数据进行读取，把数据读出，包括上电前的圈数，以对编码器进行后续的数据处理，检测正转/反转。保证了绝对编码器多级圈数的再输出，达到不使用机械方式得到多圈绝对值编码器，可大大降低成本。

需要说明的是，角度值是以二进制码的形式通过全双工通讯芯片30发送给用户端，其中，用户端可以为电脑或上位机或工业控制板。

单片机20输出预设的技术参数，预设的技术参数可以包括但不限于，具体为编码器的位数、输出形式、波特率和更新率等。需要说明的是，波特率范围为2400～2500000bps。

进一步的，具体可参照图2，掉电检测电路10包括二极管D1和D2、上拉电阻DS、下拉电阻DX和XL、限流电阻DL、三极管Q1、电容C1、C2、C3和C5，其中，所述二极管D1的正极与电源电压VCC相连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的正极相连接，所述二极管D2的负极与所述电容C3的正极板相连接，所述电容C3的负极板接地，所述上拉电阻DS的一端与电源电压VCC相连接，所述上拉电阻的另一端与下拉电阻DX的一端串联连接，所述下拉电阻DX的另一端接地，所述下拉电阻DX非接地的一端与限流电阻DL相连接，所述限流电阻DL的另一端与所述三极管Q1的基极相连接，所述下拉电阻XL的一端与所述三极管Q1的发射极相连接，并接掉电检测信号引脚CF，所述电容C1的正极板、所述电容C2的一端接电源电压VCC，所述电容C1的负极板接地，所述电容C2的另一端接地，所述电容C5的一端与所述三极管Q1集电极相连接，所述电容C5的另一端接地。

具体的，二极管D1和D2具有两个作用，一方面是起钳位作用，保证单片机在正常电压下工作，另一方面是利用二极管的单向导电性保证向储能电容C3单向充电，电容C2、C5可以起到电源滤波的作用正常工作时，VCC向电容C1进行充电，断电时，电容C1可以提供放电电流，驱动后续器件工作。

进一步的，具体可参照图3，单片机20包括C8051F330芯片，所述C8051F330芯片的引脚1连接掉电检测信号引脚CF，引脚2接地，并与电容C7、C8的一端相连接，引脚3分别与所述电容C7、C8的另一端和供电电源电压(+3V)相连接，引脚16连接接收数据引脚RXD，引脚17连接发送数据引脚TXD，DATA数据是通过引脚16接收来的，是通过17发送出去。

进一步的，具体可参照图4，全双工通讯芯片30包括MAX488芯片，所述MAX488芯片的引脚2连接接收数据引脚RXD，引脚3连接发送数据引脚TXD，引脚1连接电源电压VCC，引脚4接地，引脚5、6和引脚7、8分别与所述用户端相连接。

具体的，C8051F330芯片的引脚16与MAX488芯片的引脚2相连，C8051F330芯片的引脚17连接MAX488芯片的引脚3。

其中，引脚8与用户端A的数据接收正端相连接，引脚7与用户端B的数据接收正端相连接，引脚6与用户端Z的数据发送负端相连接，引脚5与用户端Y的数据发送正端相连接，用户端A、B可以为上位机或电脑或工业控制板，用户端Z、Y也可以为上位机或电脑或工业控制板。

具体地，MAX488芯片的引脚7、8接收用户端的数据后，通过引脚2传递给C8051F330芯片进行数据处理；C8051F330芯片通过引脚17将数据传输给MAX488芯片的引脚3，然后经引脚5、6发出。

进一步的是，该多圈转换模块还包括第二掉电检测电路40，第二掉电检测电路40也与单片机20相连接。

具体参照图5，第二掉电检测电路40也可以称作备份电源，第二掉电检测电路40包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的一端接电源电压VCC，所述电阻R1的另一端与电阻R2的一端串联，所述R1与电阻R2串联的一端接第二掉电检测信号引脚DY，所述电阻R2的另一端接地。

单片机C8051F330芯片的引脚15接第二掉电检测信号引脚DY，实现与第二掉电检测电路40的连接。

进一步的，该多圈转换模块还包括：

第一电压转换芯片，用于将第一直流电压转换成第二直流电压，并为所述多圈转换模块供电。

这里，第一电压转换芯片可以为5430芯片，第一电压转换芯片的结构图具体可参照图6，如图6所示，5430芯片的引脚1与电容C5的一端相连接，电容C5的另一端分别与引脚8、二极管D1的阴极和电感L1的一端相连接，二极管D1的阳极接地，电感L1的另一端分别与电容C4的正极、电阻R1的一端和电源电压VCC相连接，电容C4的负极接地，电阻R1的一端连接电源电压VCC，电阻R1的另一端分别与电阻R4的一端和引脚4相连接，电阻R4的另一端接地。

引脚7分别与电容C7的一端和电源电压相连接，电容C7的另一端分别与引脚6和地相连接；

引脚5与电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端连接电源电压。

进一步的，该多圈转换模块还包括：

第二电压转换芯片，用于将所述第二直流电压转换成第三直流电压，并为所述单片机供电。

这里，第二电压转换芯片包括CON3芯片，第二电压转换芯片的结构图具体可参照图7，如图7所示，CON3芯片的引脚1分别与地、电容C12的负极和电容C11的负极相连接，电容C12的正极与引脚2相连接，引脚2连接电源电压，引脚3分别与电源电压VCC和电容C11的正极相连接。

进一步的，第一直流电压为直流电压10至直流电压30伏，所述第二直流电压为直流电压5伏，所述第三直流电压为直流电压3.3伏。

本实用新型实施例还提供了一种编码器，包括上述的多圈转换模块，所述多圈转换模块设置在编码器的内部PCB处理板上或者在编码器外部安装。

具体的，所述多圈转换模块通过集成方式集成在编码器的内部PCB处理板上，可以作为一种新型的编码器；所述多圈转换模块也可以作为一个独立的模块进行封装/包装后，安装在编码器的外部，用于对已有的成品编码器进行升级，多圈转换模块与编码器的关系类似于内存卡和手机的关系，多圈转换模块可以集成在编码器的内部，也可以在编码器的外部安装进行升级。

进一步的是，多圈转换模块为多个，多个多圈转换模块独立的集成在编码器的内部PCB处理板上的不同部位，当一个损坏时，另外的可以备用，或者均在编码器外部安装，增强了编码器稳定性。

本实用新型实施例提供了多圈转换模块和编码器，包括掉电检测电路、单片机和全双工通讯芯片，掉电检测电路和全双工通讯芯片均与单片机相连接，掉电检测电路用于实现单片机的掉电检测和掉电数据保存，并为单片机提供工作电压，单片机用于采集单圈绝对值编码器的编码器数据，将编码器数据进行数据处理(包括判别、存储、记录、读取)，得到数值信息(包括圈数、角度值)，并将数值信息通过全双工通讯芯片发送给用户端；全双工通讯芯片用于在单片机和用户端进行数据双向传输，并且多圈转换模块设置在编码器的内部PCB处理板上或者在编码器外部安装，从而可以在单圈绝对值编码器的基础上，实现多圈功能，不使用机械方式得到多圈绝对值编码器，极大的降低了设备成本。

本实用新型实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。