本发明涉及增量编码器技术领域，尤其涉及一种增量编码器环路信号分支装置。
背景技术：
自动化测量和控制环境中，将将旋转角度这类物理信号转变为电信号的装置称为信号编码器，工业、自动化环境中应用最广泛的增量编码器，除工作电源外，输出信号为两个相位差为90度的脉冲信号（a和b）。工业应用中通常采用四芯信号电缆中的2条线芯从设备终端为编码器供电，并通过另外2条线芯，将编码器输出的电信号以两个脉冲信号（a和b）形式，传送至设备终端（如图1）。
通常，编码器与设备终端信号通道有一对一的供电和接收脉冲信号的对应关系。在没有信号分配装置的情况下，增量编码器设计特点决定了这类编码器不适宜直接将输出脉冲信号连接分配至多个设备终端，从而限制了多个设备终端共享编码器脉冲信号的便捷性。因此，自动化测量和控制环境中，针对同一物理变量，不同用户都是各自安装编码器进行物理变量测量，这种同一物理变量，多用户，在一个环境中重复安装编码器的情况，导致问题有：
1.同类别，不同型号的编码器在一个物理变量源点堆挤安装，占用安装空间；
2.编码器类型物理量测量时，编码器测量处处于高速旋转状态，多个编码器安装在同一旋转的电机（设备）上，可能的安装不规范，容易导致旋转伤人及安装松动打坏设备危险；
3.编码器型号、规格、准确度不同，对物理变量转换的结果不同，易导致误判，误操作；
4.多编码器就需要多条连接编码器的信号电缆，同一物理信号，多个编码器测量、多条传输电缆，增加了各个编码器系统的布线，维护难度，特别是处于经常搬迁作业的工况，重复拆线，布线不仅费时费力，且容易出现电缆错误布线，错误连接的问题。
技术实现要素：
本发明要解决的问题是提供一种将编码器输出相位差为90度的两相脉冲信号分配到另外的终端设备，实现同一物理变量测量时，不同的终端设备和测控系统，只需要安装一个编码器，就能够实现编码器信号共享应用的增量编码器环路信号分支装置。为此，现提出如下技术方案：
一种增量编码器环路信号分支装置，包括脉冲方波信号取样电路，光电隔离传输电路，编码器信号还原电路；所述脉冲信号取样电路获取编码器输出的脉冲信号方波值，继而将信号传输至线性光电隔离传输电路，实现电压信号到光信号，光信号到电压信号的线性隔离传输，然后将电压信号传输至编码器信号还原电路，实现虚拟编码器脉冲方波环路中两相方波信号输出。
对上述方案的进一步改进，所述分支装置设有四个接口，一个连接编码器，三个连接终端设备，所述脉冲信号取样电路包括编码器接口电路以及比较器信号取样电路；所述连接编码器接口包括四个接线端子，接线端子一为编码器供电端，接线端子二和接线端子三为编码器脉冲信号的输入端，接线端子四为编码器及脉冲信号的回路端，所述比较器输出电路包括四个集成比较器，两个浪潮吸涌器件以及四个电阻，两个浪涌吸收器件的一端分别与编码器接口电路的接线端子二和接线端子三连接，另一端分别连接电阻一和电阻二，所述电阻一和电阻二分别连接到电阻三和电阻四，且所述电阻三和电阻四接地，集成比较器一、集成比较器三的同向输入端连接到电阻一、电阻三连接点构成的分压输入点；集成比较器二、集成比较器四的同向输入端连接到电阻二、电阻四连接点构成的分压输入点，四个集成比较器的4个反向输入端均连接到一电阻一端，所述电阻的另一端接地。
对上述方案的进一步改进，所述编码器接口电路与三个终端设备接口之间分别设有一结构相同的编码器供电电路，所述编码器供电电路包括浪涌吸收器件，稳压器、以及二极管，所述二极管的正极与浪潮吸涌器件连接、连接到终端设备接口的电源端，二极管的负极连接到稳压器的输入端，稳压器的输出端和调整端分别连接到一电阻的两端，稳压器的调整端和电阻的连接端连接到编码器接口电路的电源端。
对上述方案的进一步改进，所述光电隔离传输电路包括四个光电隔离器件以及四个电阻，四个集成比较器的信号输出端分别连接到四个光电隔离器件内光电二极管的负极，光电隔离器件内光电二极管的正极分别连接到四个电阻的一端，四个电阻的另一端连接通电；四个光电隔离器件内各自的光电晶体管的集电极和发射极连接到编码器信号还原电路。
对上述方案的进一步改进，所述编码器信号还原电路包括四路结构相同的比较器及推挽输出电路，所述比较器及推挽输出电路包括比较器，发光二极管、五个电阻、npn型晶体管、pnp型晶体管以及浪潮吸涌器件，电-光发送电路中的光电隔离器件的光电晶体管的集电极连接到比较器的的正向输入端，电阻一的一端接电源，另一端连接到发光二极管的正极，发光二极管的负极连接到光电晶体管集电极与比较器的连接节点，电阻一和电阻二的一端连接并和比较器的反向输入端连接，电阻二的另一端接地，比较器的输出端分别与电阻三的一端、pnp型晶体管和npn型晶体管的基极连接，电阻三的另一端接电源；npn型晶体管的集电极连接接电源，npn型晶体管的发射极与pnp型晶体管的发射极连接，并连接到电阻四和浪潮吸涌器件的一端，即信号输出端，pnp型晶体管的集电极和电阻r四和浪潮吸涌器件的另一端接地。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
（1）本发明所述的脉冲信号取样电路，获取编码器输出的两相脉冲信号值；获取的脉冲信号值，由脉冲信号取样电路处理后，驱动线性光电隔离传输电路，实现信号的线性隔离传输；转换接收到的光信号为电压信号，驱动编码器信号还原电路，输出与编码器信号中两个脉冲信号相对应的脉冲信号；编码器信号还原电路，采用与编码器内部脉冲信号输出电路相同结构的电路，实现虚拟编码器两个脉冲信号输出；在此脉冲信号的传输过程中，实现编码器输出两个脉冲信号从编码器到终端设备一对一的供电和接收脉冲信号方式，变化成为编码器输出两个脉冲信号从单分支至多分支，分配出另外多路编码器信号给其他多个终端设备，或通过编码器信号分支装置，实现编码器信号的共享应用，且每个分支都相当于虚拟出了一个编码器。
（2）编码器信号分支装置分支出来的信号和分支部分的电源由接收编码器信号的终端设备提供，对于终端设备，与其连接的编码器信号分支装置可以视同为一个虚拟的增量编码器，无需另外配置电源。
（3）编码器环路信号分支装置，应用线性光电隔离技术，在发送端，将电信号转换为光信号发送，接收端，将光信号变换为电信号，实现编码器信号至虚拟编码器信号无电气连接状态下的编码器信号分支，减少传输电缆和各个仪表的使用，使系统的布线简化，维护难度降低。
（4）在编码器供电电路中稳压器和电阻构成限流恒流源电路，对输出给编码器的电源和信号获取、分支电路提实现限流保护，即编码器和信号获取、分支电路的电路出现过电流、短路等故障，电路工作电流大于设定的保护电流值时，稳压器和电阻构成的限流恒流源电路，将电路的输出电压降低，起到保护编码器电路和信号获取、分支电路的作用。
附图说明
图1基于本发明所述的增量编码器环路信号分支装置与终端设备的连接示意图。
图2本发明所述的增量编码器环路信号分支装置的四个接口图。
图3本发明所述的增量编码器环路信号分支装置的结构图。
图4本发明所述的增量编码器环路信号分支装置中脉冲信号取样电路及光电隔离传输电路原理图。
图5本发明所述的增量编码器环路信号分支装置中编码器信号还原电路的原理图。
图6本发明所述的编码器供电电路原理图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本发明所述的编码器脉冲信号分支装置有4个接口，分别用于连接1个编码器和3个终端设备。可以根据需要重复内部电路和终端设备接口进行扩展。
p1为编码器接入口，通过电缆连接编码器，p1端子的第①端+24v1为编码器供电端，p1端子的第②端和第③端为编码器脉冲信号（a和b）的输入端，通过电缆，输入编码器的脉冲信号（a和b），p1端子的第④端为编码器及脉冲信号的回路端。p1端子通过pcb板上的布线分别连接到信号分支装置的电路中。
p2为1#终端设备接口，通过电缆连接1#终端设备，p2端子的第①端+24v为1#终端设备给信号分支装置的供电端，1#终端设备通过电缆连接到p2，通过p2端子的第①端+24v给信号分支装置的供电，p2端子的第②端和第③端为编码器脉冲信号（a和b）的输出端，第④端为编码器及脉冲信号的回路端，p2端子通过pcb板上的布线分别连接到信号分支装置的电路中。
p3为2#终端设备接口，通过电缆连接2#终端设备，p3端子的第①端+24v2为2#终端设备给信号分支装置的虚拟编码器单元供电端，2#终端设备通过电缆连接到p3，通过p3端子的第①端+24v2给信号分支装置的供电，p3端子的第②端和第③端为编码器脉冲信号（a1和b1）的输出端，第④端为编码器及脉冲信号的回路端，p2端子通过pcb板上的布线分别连接到信号分支装置的电路中。
p4为3#终端设备接口，通过电缆连接3#终端设备，p4端子的第①端+24v3为3#终端设备给信号分支装置的虚拟编码器单元供电端，3#终端设备通过电缆连接到p4，通过p4端子的第①端+24v3给信号分支装置的供电，p4端子的第②端和第③端为编码器脉冲信号（a2和b2）的输出端，第④端为编码器及脉冲信号的回路端，p4端子通过pcb板上的布线分别连接到信号分支装置的电路中。
一种增量编码器环路信号分支装置，包括脉冲方波信号取样电路，光电隔离传输电路，编码器信号还原电路；所述脉冲信号取样电路获取编码器输出的脉冲信号方波值，继而将信号传输至线性光电隔离传输电路，实现电压信号到光信号，光信号到电压信号的线性隔离传输，然后将电压信号传输至编码器信号还原电路，实现虚拟编码器脉冲方波环路中两相方波信号输出。
所述脉冲信号取样电路包括编码器接口电路以及比较器信号取样电路；p1.接线端子的a、b接线端，连接到比较器信号电路的a、b接线端；tvs1和tvs2浪涌吸收器件的一端分别与比较器信号电路的a、b接线端连接，tvs1和tvs2另一端分别连接到电路的gnd端，构成编码器接口电路。tvs1、tvs2与电阻r1、r2的一端分别连接，电阻r1、r2各自的另一端和r3、r4的一端分别连接，组成分压电路。电阻r3、r4的另一端分别连接到电路的gnd端。集成比较器u1a、u1c的同向输入端连接到电阻r1、r3连接点构成的分压输入点，集成比较器u1b、u1d的同向输入端连接到电阻r2、r4连接点构成的分压输入点。u1a、u1b、u1c、u1d4个集成比较器的4个反向输入端，连接到电阻r5的一端，r5的另一端连接到电路的gnd端，构成脉冲信号取样电路，完成脉冲信号的取样。
所述光电隔离传输电路包括四个光电隔离器件以及四个电阻，脉冲信号取样电路中的4路集成比较器u1a、u1b、u1c、u1d的4路信号输出端，分别连接到光电隔离器件op1a、op1b、op1c、op1d内光电二极管的负极，光电隔离器件op1a、op1b、op1c、op1d内光电二极管的正极分别连接到电阻r6、r7、r8、r9的一端，电阻r6、r7、r8、r9的另一端连接到电路+24v1端。op1a~qp1d光电隔离器件内各自的光电晶体管的集电极分别连接到后续电路的encoder-1-a，encoder-1-b，encoder-2-a，encoder-2-b电路输入端，op1a、op1b光电晶体管的发射极连接到后续电路的电路gnd2。op1c、op1d光电晶体管的发射极连接到后续电路的电路gnd3。
所述编码器信号还原电路包括四路结构相同的比较器及推挽输出电路，所述比较器及推挽输出电路包括比较器，发光二极管、五个电阻、npn型晶体管、pnp型晶体管以及浪潮吸涌器件，所述光电隔离电路的encoder-1-a，encoder-1-b，encoder-2-a，encoder-2-b电路输出端，分别连接到u2a、u2b、u3a、u3b4个比较器电路的encoder-1-a，encoder-1-b，encoder-2-a，encoder-2-b的输入端。后续4路比较器及推挽输出电路由4个电路结构完全相同的电路构成，这里只描述一个电路的构成。电阻r10一端与电路+24v2-1连接，另一端连接到发光二极管led1的正极，led1的负极连接到encoder-1-a电路节点。电阻r11，r12的一端连接并和比较器u2a的反向输入端连接，电阻r11的另一端接电路+24v2-1，电阻r12的另一端接电路gnd2。比较器u2a的同向输入端接encoder-1-a电路节点。比较器u2a的电源正端连接到电路+24v2-1，u2a的电源负端连接到电路gnd2，u2a的输出端与电阻r13与晶体管q1、q2基极连接的一端连接，电阻r13的另一端连接到电路+24v2-1。npn型晶体管q1的集电极连接到电路+24v2-1，发射极与pnp型晶体管q2的发射极连接，并连接到电阻r14和tvs器件的一端，即电路的a1端，该端与接线端子p3的第②端连接。pnp型晶体管q2的集电极和电阻r14和tvs器件的另一端连接到电路gnd2。
本发明所述的脉冲信号取样电路，获取编码器输出的两相脉冲信号值；获取的脉冲信号值，由脉冲信号取样电路处理后，驱动线性光电隔离传输电路，实现信号的线性隔离传输；转换接收到的光信号为电压信号，驱动编码器信号还原电路，输出与编码器信号中两个脉冲信号相对应的脉冲信号；编码器信号还原电路，采用与编码器内部脉冲信号输出电路相同结构的电路，实现虚拟编码器两个脉冲信号输出；在此脉冲信号的传输过程中，实现编码器输出两个脉冲信号从编码器到终端设备一对一的供电和接收脉冲信号方式，变化成为编码器输出两个脉冲信号从单分支至多分支，分配出另外多路编码器信号给其他多个终端设备，或通过编码器信号分支装置，实现编码器信号的共享应用，且每个分支都相当于虚拟出了一个编码器。并且编码器环路信号分支装置，应用线性光电隔离技术，在发送端，将电信号转换为光信号发送，接收端，将光信号变换为电信号，实现编码器信号至虚拟编码器信号无电气连接状态下的编码器信号分支，减少传输电缆和各个仪表的使用，使系统的布线简化，维护难度降低。
所述编码器接口电路与三个终端设备接口之间分别设有一结构相同的编码器供电电路，由于结构相同，图6表示的是p1与p2的编码器供电电路。编码器供电电路由p1、p2和供电、保护电路组成。p2接线端子连接方式，图中tvs为浪涌吸收器件，与p2接线端子的第①、第④端通过pcb上的布线连接；p2接线端子的第①端为信号分支装置的编码器与第1分支电路的电源端，图中标示为+24v。二极管d1正极与tvs器件连接、连接到p2接线端子的第①端，二极管d1负极连接到稳压器u1（lm317lz）的输入端，利用二极管的单向导通特性实现电路输入的接反保护；稳压器u1（lm317lz）的输出端和调整端分别连接到电阻r1的两端，构成限流恒流源电路，稳压器u1（lm317lz）的调整端和电阻r1的连接端（图中表示+24v1）连接到p1接线端子的第①端为输出编码器工作电源，也为编码器信号获取、分支电路提供电源。稳压器u1（lm317lz）和电阻r1构成限流恒流源电路，对输出给编码器的电源和信号获取、分支电路提实现限流保护，即编码器和信号获取、分支电路的电路出现过电流、短路等故障，电路工作电流大于设定的保护电流值时，稳压器u1（lm317lz）和电阻r1构成的限流恒流源电路，将电路的输出电压降低到1.25v，起到保护编码器电路和信号获取、分支电路的作用。p1、p2接线端子的第④端与信号分支装置电路的gnd端连接。
编码器信号分支装置分支出来的信号和分支部分的电源由接收编码器信号的终端设备提供，对于终端设备，与其连接的编码器信号分支装置可以视同为一个虚拟的增量编码器，无需另外配置电源。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。