一种电子式多圈编码器计圈的低功耗的实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种电子式多圈编码器计圈的低功耗的实现方法，属于一种编码器计圈的低功耗实现方法。采用带有单圈游标码绝对位置信息和多圈两位格雷码信息的光栅，多圈计数部份与单圈部份独立工作，多圈计数部份以间歇方式工作，在工作时间T1内，多圈计数部份驱动发光管和光电接收器工作，而在“休眠”状态下，多圈计数部份停止向光电接收器和发光管供电，本发明的优点是，在掉电后，功耗低，能在编码器转动的情况下长时间计录转动圈数。
【专利说明】—种电子式多圈编码器计圈的低功耗的实现方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种电子式多圈编码器计圈的低功耗实现方法，应用在高档数控机床、伺服电机，机械手臂等领域，要求同时可测量角度位置和转动圈数的场合。
【背景技术】
[0002]传统的单圈光电编码器有发光管、带有游标码图案的光栅、与光栅图案相匹配的光电接收器、单圈解码电路，编码器光栅带有游标码编码图案，光电接收器会与之相匹配，在发光管和光电接收器同时工作时，光电接收器接收到盘码分割后的光信号会输出12路模拟信号，12路模拟信号用于解码单圈角度数据。
[0003]在高档数控机床和伺服电机领域需要大量程、高精度测量做反馈控制，以提高在大尺寸、高精度加工时的效率，在计录每圈不同位置角度信息的同时还要计录转动圈数，即多圈编码器。光栅带有两位格雷码信息，两位格雷码将光栅分为四个象限，光电接收器会与之相匹配，在发光管和光电接收器同时工作时，光电接收器接收到两位格雷码信息，光栅转动一周时，两位格雷码依次变换为00、01、11、10。多圈计数部份依此判断旋转方向并计录转动圈数，当两位格雷码数据由10变为00时，转动圈数增加“1”，由00变为10时，转动圈数减“I”。现有的机械多圈编码器成本高、寿命短。传统的电子多圈编码器在外部电源停止供电后，转动圈数数据丢失，编码器重新工作时，圈数数据重新归为默认值。带有转数记忆功能的电子多圈编码器在电源停止供电前，会将数据存入非易失性存储器内，当编码器重新工作时，可再次读取出存入的转动圈数数据，但在编码器停止供电的时间内，转动的圈数则不能计录其中；利用电容供电的电子多圈编码器在电源停止供电后，电容的电量有限，只能提供很短时间的计录转数功能，即传统的电子多圈编码器在掉电后，因功耗高，无法在编码器转动的情况下长时间计录转动圈数。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种电子式多圈编码器计圈的低功耗的实现方法，以解决传统的电子多圈编码器在掉电后，因功耗高，无法在编码器转动的情况下长时间计录转动圈数的问题。
[0005]本发明采取的技术方案是:
(一)采用带有单圈游标码绝对位置信息和多圈两位格雷码信息的光栅；
(二)多圈计数部份与单圈部份独立工作，使光电接收器接接收游标码的区域工作电压为Ul?U2，且在Ul以下无功耗；接收格雷码区域的工作电压为U3?U2，且U3〈U1〈U2，当编码器在使用备份电源状态下工作时，光电接收器的工作电压为U3?U1之间，光电接收器中接收游标码图案部份的最小工作电压Ul高于接收格雷码图码部份的最小工作电压U3，此时光电接收器中接收游标码的区域不工作，无消耗电流，只有接收格雷码的区域有消耗电流；
(三)多圈计数部份以间歇方式工作，多圈计数部份每次工作时间为Tl，然后进入“休眠”状态，“休眠”状态时间为T2，在工作时间Tl内，多圈计数部份驱动发光管和光电接收器工作，而在“休眠”状态下，多圈计数部份停止向光电接收器和发光管供电，所述“休眠”状态时间T2为ta?tb，光栅转速的最大值为W，当光栅转速在W/1(TW时，T2为tb，当光栅转速在W/50时，T2为ta。
[0006]本发明的优点是，在掉电后，功耗低，能在编码器转动的情况下长时间计录转动圈数。多圈计数部份在主电源供电时，整个编码器处于持续工作状态；在编码器电源停止供电时，利用备用电源工作，此时多圈计数部份、发光管、光电接收器进入间歇工作状态，多圈计数部份每隔一段时间、即扫描间隔时间，驱动发光管发光并向光电接收器供电，以使其能够输出格雷码信息，并读取两位格雷码信息，以计算转动圈数，而后多圈计数部进入休眠状态，以节省电池电量，在编码器主电源上电后，多圈计数部份切换为编码器电源供电，进一步节省备用电源电量。在利用电池供电时，光电接收器中接收单圈游标码的部份工作电压高于接收格雷码部份的工作电压，前者只有在外部电源供电时才能工作，当编码器切换为备用电源工作时，由于备用电源电压低于其最小工作电压，而停止工作，接收格雷码的部份可在此低电压下继续工作。在多圈计数部份以间歇方式工作时，扫描间隔时间越短，对电池电量消耗越大；扫描间隔时间越长，为保证准确计录圈数所允许的转动角速度越小，为解决这一矛盾本发明采用了可变扫描间隔时间的工作方式，多圈计数部份可以依据两位格雷码的变化频率断判码光栅转速，并根据转速自动调整扫描间隔时间，即节省电池电量，同时还能保证编码器在电源停止供电时能准确计录转动圈数。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明采取的码盘的结构示意图；
光栅游标码有三条码道，为M、S、N码道，两位格雷码有两条码道I，每条码道有若干个等间距的亮暗条纹(透光与不透光)；实施列中游标码道斿标码M、S、N三条码道亮条纹可取值为:256、240、255，格雷码两条码道亮条纹都为I个。
【具体实施方式】
[0008](一)采用带有单圈游标码绝对位置信息和多圈两位格雷码信息的光栅，如图1所示；
(二)多圈计数部份与单圈部份独立工作，使光电接收器接接收游标码的区域工作电压为Ul?U2，且在Ul以下无功耗；接收格雷码区域的工作电压为U3?U2，且U3〈U1〈U2，当编码器在使用备份电源状态下工作时，光电接收器的工作电压为U3?U1之间，光电接收器中接收游标码图案部份的最小工作电压Ul高于接收格雷码图码部份的最小工作电压U3，此时光电接收器中接收游标码的区域不工作，无消耗电流，只有接收格雷码的区域有消耗电流，以此实现降低功耗的目的；
(三)多圈计数部份以间歇方式工作，多圈计数部份每次工作时间为Tl，然后进入“休眠”状态，“休眠”状态时间为T2，在工作时间Tl内，多圈计数部份驱动发光管和光电接收器工作，而在“休眠”状态下，多圈计数部份停止向光电接收器和发光管供电，以降低功耗；所述“休眠”状态时间T2为ta?tb，光栅转速的最大值为W，当光栅转速在W/1(TW时，T2为tb，当光栅转速在W/50时，T2为ta。
【权利要求】
1.一种电子式多圈编码器计圈的低功耗的实现方法，其特征在于: (一)采用带有单圈游标码绝对位置信息和多圈两位格雷码信息的光栅； (二)多圈计数部份与单圈部份独立工作，使光电接收器接接收游标码的区域工作电压为Ul?U2，且在Ul以下无功耗；接收格雷码区域的工作电压为U3?U2，且U3〈U1〈U2，当编码器在使用备份电源状态下工作时，光电接收器的工作电压为U3?U1之间，光电接收器中接收游标码图案部份的最小工作电压Ul高于接收格雷码图码部份的最小工作电压U3，此时光电接收器中接收游标码的区域不工作，无消耗电流，只有接收格雷码的区域有消耗电流； (三)多圈计数部份以间歇方式工作，多圈计数部份每次工作时间为Tl，然后进入“休眠”状态，“休眠”状态时间为T2，在工作时间Tl内，多圈计数部份驱动发光管和光电接收器工作，而在“休眠”状态下，多圈计数部份停止向光电接收器和发光管供电，所述“休眠”状态时间T2为ta?tb，光栅转速的最大值为W，当光栅转速在W/1(TW时，T2为tb，当光栅转速在W/50时，T2为ta。
【文档编号】G01D5/347GK103940457SQ201410197583
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】王忠杰, 徐文东 申请人:长春禹衡光学有限公司