专利名称：一种信号处理模块及运动控制卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动控制技术领域，更具体地说，涉及一种信号处理模块及运动控制卡。
背景技术：
运动控制卡是数控行业基于PC (Personal Computer，个人计算机)的控制步进电机和伺服电机的专用控制卡。运动控制卡应用于控制系统，接收控制系统中的信号产生装置，如编码器输出的脉冲信号，该脉冲信号经过运动控制卡内的差分电路，由差分电路进行差分处理，并输出处理后的脉冲信号至运动控制卡中的控制器，进而由控制器控制电机的工作。然而，由于电机以及外部环境造成的干扰，导致运动控制卡内的差分电路接收到的脉冲信号中存在干扰信号。当差分电路任意一个输入端的脉冲信号中存在干扰信号时， 差分电路输出的处理后的脉冲信号错误，进一步导致电机的工作错误，甚至会导致电机无法正常工作，即电机以及外部环境造成的干扰导致差分电路输出的处理后的脉冲信号错误，进而降低了电机和控制系统的稳定性。
实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型提供一种信号处理模块及运动控制卡，滤除脉冲信号中的干扰信号，输出正确的脉冲信号，进而提高电机和控制系统的稳定性。技术方案如下基于本实用新型的一方面，提供一种信号处理模块，应用于运动控制卡，包括第一输入端；第二输入端；发光管的阳极通过第一电阻与所述第一输入端相连，阴极通过第二电阻与所述第二输入端相连的光耦，所述光耦副边的集电极通过第三电阻与电源相连，副边的发射极接地；并联连接在所述光耦发光管的阳极和阴极之间的第四电阻和第一电容；输入端连接所述光耦副边的集电极和所述第三电阻的连接点的触发器。优选地，还包括连接在所述光耦副边的集电极和所述第三电阻的连接点以及触发器的输入端之间的第五电阻；一端连接所述第五电阻与所述触发器的输入端的连接点，一端接地的第二电容。优选地，所述触发器为施密特触发器。优选地，所述第一输入端与控制系统中信号产生装置的第一输出端连接，所述第二输入端与控制系统中信号产生装置的第二输出端连接。优选地，所述第一输入端与控制系统中信号产生装置的信号输出端连接，所述第二输入端接地。优选地，所述第二输入端与控制系统中信号产生装置的信号输出端连接，所述第一输入端接电源。基于本实用新型的另一方面，提供一种运动控制卡，包括控制器，还包括与所述控制器连接，用于接收信号产生装置提供的脉冲信号，对脉冲信号进行滤波隔离处理，并将处理后的信号整形输出至所述控制器的信号处理模块，所述信号处理模块具有第一输入端和第二输入端，包括光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、电源和触发器；其中光耦的发光管的阳极通过第一电阻与所述第一输入端相连，阴极通过第二电阻与所述第二输入端相连，光耦副边的集电极通过第三电阻与电源相连，副边的发射极接地；第四电阻和第一电容并联连接在所述光耦发光管的阳极和阴极之间；触发器的输入端连接所述光耦副边的集电极和第三电阻的连接点，输出端连接控制器的信号输入端。优选地，所述信号处理模块还包括第五电阻和第二电容，其中所述第五电阻连接在所述光耦副边的集电极和第三电阻的连接点以及触发器的输入端之间；所述第二电容一端连接所述第五电阻与所述触发器的输入端的连接点，一端接地。应用上述技术方案，第四电阻和第一电容组成滤波电路，对接收到的脉冲信号进行滤波处理。进一步，光耦对脉冲信号进行隔离处理，有效防止脉冲信号中的干扰信号进入触发器，保证触发器输出正确的脉冲信号，进而提高电机和控制系统的稳定性。
图1为本实用新型实施例提供的信号处理模块的一种电路图；图2为本实用新型实施例提供的信号处理模块的另一种电路图；图3为本实用新型实施例提供的运动控制卡的一种结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的运动控制卡的另一种结构示意图。
具体实施方式
一个实施例发明人经过多次实践发现，现有的运动控制卡中差分电路的任意一个输入端输入的脉冲信号中存在干扰信号时，差分电路输出的脉冲信号错误，降低了电机和控制系统的稳定性。为了解决上述问题，本实用新型实施例提供一种应用于运动控制卡的信号处理模块，通过光耦隔离脉冲信号中的干扰信号，保证输出正确的脉冲信号，进而提高电机和控制系统的稳定性。下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本实用新型的保护范围。请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的信号处理模块的一种电路图，包括 光耦11、第一电阻12、第二电阻13、第三电阻14、电源15、第四电阻16、第一电容17、第一输入端18、第二输入端19和触发器20。其中光耦11的发光管的阳极通过第一电阻12与第一输入端18相连，阴极通过第二电阻13与第二输入端19相连，光耦11的副边的集电极通过第三电阻14与电源15相连，副边的发射极接地。电源15是信号处理模块中元器件的共用电源，元器件共用同一个电源， 可以节省电路板空间，减小电路板体积。第四电阻16和第一电容17并联连接在光耦11发光管的阳极和阴极之间。触发器20的输入端连接光耦11副边的集电极和第三电阻14的连接点，输出端连接控制器的信号输入端。第四电阻16和第一电容17组成滤波电路，用于滤除信号处理模块接收到的脉冲信号中的干扰信号。由于第四电阻16和第一电容17组成滤波电路不能将脉冲信号中的干扰信号全部滤除，所以光耦11再次对脉冲信号进行隔离处理，将脉冲信号中的干扰信号隔离，以保证输送至触发器20输入端的脉冲信号正确，进而保证触发器20输出的脉冲信号正确。控制系统中的信号产生装置可以具有第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端可以同时提供幅值相同，相位相反的脉冲信号。当信号产生装置具有第一输出端和第二输出端时，本实用新型实施例提供的运动控制卡第一输入端18与第一输出端相连， 第二输入端19与第二输出端相连。第一输出端和第二输出端提供的信号分别通过第一电阻2和第二电阻3输送至光耦1发光管的阳极和阴极，此时光耦1接收到的信号为差分信号。控制系统中的信号产生装置还可以具有一个信号输出端，为运动控制卡提供一路脉冲信号。当信号产生装置提供一路脉冲信号时，信号处理模块的第一输入端18与信号输出端相连，第二输入端19接地。当信号产生装置提供一路脉冲信号时，信号处理模块的第二输入端19可以与信号产生装置的信号输出端相连，此时第一输入端19接电源。需要说明的是当第二输入端19接地时，地端为信号产生装置的地端，当第一输入端18接电源时， 该电源为信号产生装置的电源。上述信号处理模块的工作原理为信号处理模块接收信号产生装置提供的脉冲信号，脉冲信号通过第一电阻12、第二电阻13、第四电阻16和第一电容17产生压差，压差通过第一电阻12和第二电阻13，加在光耦11的发光管的阳极和阴极，光耦11的发光管产生电流，发光管点亮。当流经发光管的电流达到光耦11导通电流范围时，光耦11导通，光耦11副边的集电极输出低电平，否则， 输出高电平。信号处理模块通过光耦11的导通和截止产生与信号产生装置提供的脉冲信号相应的脉冲信号。脉冲信号再次进入触发器20，由触发器20进行整形，输出整形后的脉冲信号至运动控制卡中的控制器。本实用新型实施例中，第一电阻12、第二电阻13、第四电阻16和第一电容17的取值根据实际应用场景确定，并且取值要保证光耦11可以正常导通。第四电阻16和第一电容17组成的滤波电路可以滤除干扰信号，同时不破坏脉冲信号的完整性。光耦11的取值依据脉冲信号频率进行选取。应用上述技术方案，第四电阻16和第一电容17组成滤波电路，对脉冲信号进行滤波处理。进一步，光耦11对脉冲信号进行隔离处理，有效防止脉冲信号中的干扰信号进入触发器20，保证触发器20输出正确的脉冲信号，进而提高电机和控制系统的稳定性。另一个实施例上述信号处理模块可以提高电机和控制系统的稳定性，然而，由于信号处理模块内电路设计时，可能存在影响脉冲信号的电路干扰信号，电路干扰信号施加在脉冲信号中被触发器20同时整形输出，进而导致触发器20输出的脉冲信号有误，进一步降低了电机和控制系统的稳定性。为了滤除电路干扰信号对脉冲信号的影响，本实用新型实施例在图1所示的信号处理模块的电路图基础上增加了第五电阻21和第二电容22，电路图如图2所示。其中第五电阻21连接在光耦11副边的集电极和第三电阻14的连接点以及触发器20 的输入端。第二电容22 —端连接第五电阻21与触发器20的输入端的连接点，一端接地。第五电阻21和第二电容22组成低通滤波电路，滤除脉冲信号中加入的电路干扰信号，保证输入到触发器20中的脉冲信号正确，进而触发器20整形输出的脉冲信号正确， 以提高电机和控制系统的稳定性。第五电阻21和第二电容22的取值在保证滤除电路干扰信号的同时，又必须确保脉冲信号的完整性。之所以第五电阻21和第二电容22组成低通滤波电路，是因为脉冲信号为低频信号，若第五电阻21和第二电容22组成高通或者带通滤波电路，则无法获得脉冲信号。上述触发器20可以为施密特触发器，当然还可以选用其他的触发器进行整形，对此不加以限制。应用上述技术方案，在滤除且隔离脉冲信号中的干扰信号的同时，第五电阻21和第二电容22组成的低通滤波电路，进一步滤除电路干扰信号，保证触发器20输出正确的脉冲信号，进一步提高了电机和控制系统的稳定性。再一个实施例请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供的运动控制卡的结构示意图，包括控制器1以及与控制器1连接的信号处理模块2。其中运动控制卡2用于接收控制系统中信号产生装置提供的脉冲信号，对脉冲信号进行滤波隔离处理，并将处理后的信号整形输出。控制器1接收信号处理模块2输出的信号， 依据信号控制电机工作。上述信号处理模块2的电路图与图1所示的信号处理模块的电路图相同，如图3 所示，信号处理模块2具有第一输入端18和第二输入端19，包括光耦11、第一电阻12、第二电阻13、第三电阻14、电源15、第四电阻16、第一电容17和触发器20。其中光耦11的发光管的阳极通过第一电阻12与第一输入端18相连，阴极通过第二电阻13与第二输入端19相连，光耦11的副边的集电极通过第三电阻14与电源15相连，副边的发射极接地。电源15是信号处理模块2中元器件的共用电源，元器件共用同一个电源， 可以节省电路板空间，减小电路板体积。第四电阻16和第一电容17并联连接在光耦11发光管的阳极和阴极之间。触发器20的输入端连接光耦11副边的集电极和第三电阻14的连接点，输出端连接控制器的信号输入端。第四电阻16和第一电容17组成滤波电路，用于滤除信号处理模块2接收到的脉冲信号中的干扰信号。由于第四电阻16和第一电容17组成滤波电路不能将脉冲信号中的干扰信号全部滤除，所以光耦11再次对脉冲信号进行隔离处理，将脉冲信号中的干扰信号隔离，以保证输送至触发器20输入端的脉冲信号正确，进而保证触发器20输出的脉冲信号正确。控制系统中的信号产生装置可以具有第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端可以同时提供幅值相同，相位相反的脉冲信号。当信号产生装置具有第一输出端和第二输出端时，本实用新型实施例提供的运动控制卡第一输入端18与第一输出端相连， 第二输入端19与第二输出端相连。第一输出端和第二输出端提供的信号分别通过第一电阻2和第二电阻3输送至光耦1发光管的阳极和阴极，此时光耦1接收到的信号为差分信号。控制系统中的信号产生装置还可以具有一个信号输出端，为运动控制卡提供一路脉冲信号。当信号产生装置提供一路脉冲信号时，运动控制卡中第一输入端18与信号输出端相连，第二输入端19接地。当信号产生装置提供一路脉冲信号时，运动控制卡的第二输入端19可以与信号产生装置的信号输出端相连，此时第一输入端19接电源。需要说明的是当第二输入端19接地时，地端为信号产生装置的地端，当第一输入端18接电源时，该电源为信号产生装置的电源。上述运动控制卡的工作原理为信号产生装置提供脉冲信号至信号处理模块2，脉冲信号通过第一电阻12、第二电阻13、第四电阻16和第一电容17产生压差，压差通过第一电阻12和第二电阻13，加在光耦11的发光管的阳极和阴极，光耦11的发光管产生电流，发光管点亮。当流经发光管的电流达到光耦11导通电流范围时，光耦11导通，光耦11副边的集电极输出低电平，否则， 输出高电平。信号处理模块2通过光耦11的导通和截止产生与信号产生装置提供的脉冲信号相应的脉冲信号。脉冲信号再次进入触发器20，由触发器20进行整形，输出整形后的脉冲信号至控制器1。控制器1依据信号处理模块2输出的信号控制电机的工作。本实用新型实施例中，第一电阻12、第二电阻13、第四电阻16和第一电容17的取值根据实际应用场景确定，并且取值要保证光耦11可以正常导通。第四电阻16和第一电容17组成的滤波电路可以滤除干扰信号，同时不破坏脉冲信号的完整性。光耦11的取值依据脉冲信号频率进行选取。应用上述技术方案，第四电阻16和第一电容17组成滤波电路，对脉冲信号进行滤波处理。进一步，光耦11对脉冲信号进行隔离处理，有效防止脉冲信号中的干扰信号进入触发器20，保证触发器20输出正确的脉冲信号，进而提高电机和控制系统的稳定性。上述运动控制卡可以提高电机和控制系统的稳定性，然而，由于运动控制卡内电路设计时，可能存在影响脉冲信号的电路干扰信号，电路干扰信号施加在脉冲信号中被触发器20同时整形输出，进而导致触发器20输出的脉冲信号有误，进一步降低了电机和控制系统的稳定性。为了滤除电路干扰信号对脉冲信号的影响，本实用新型实施例提供的运动控制卡可以在图3所示的结构示意图基础上增加第五电阻21和第二电容22，如图4所示。上述第五电阻21和第二电容22与其他元器件的连接关系与图2所示的信号处理模块中第五电阻21和第二电容22与其他元器件的连接关系相同。第五电阻21连接在光耦11副边的集电极和第三电阻14的连接点以及触发器20的输入端。第二电容22 —端连接第五电阻21与触发器20的输入端的连接点，一端接地。第五电阻21和第二电容22组成低通滤波电路，滤除脉冲信号中加入的电路干扰信号，保证输入到触发器20中的脉冲信号正确，进而触发器20整形输出的脉冲信号正确， 以提高电机和控制系统的稳定性。第五电阻21和第二电容22的取值在保证滤除电路干扰的同时，又必须确保脉冲信号的完整性。之所以第五电阻21和第二电容22组成低通滤波电路，是因为脉冲信号为低频信号，若第五电阻21和第二电容22组成高通或者带通滤波电路，则无法获得脉冲信号。上述触发器20可以为施密特触发器，当然还可以选用其他的触发器进行整形，对此不加以限制。应用上述技术方案，在滤除且隔离脉冲信号中的干扰信号的同时，第五电阻21和第二电容22组成的低通滤波电路，进一步滤除电路干扰信号，保证触发器20输出正确的脉冲信号，进一步提高了电机和控制系统的稳定性。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此， 本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
权利要求1.一种信号处理模块，应用于运动控制卡，其特征在于，包括第一输入端；第二输入端；发光管的阳极通过第一电阻与所述第一输入端相连，阴极通过第二电阻与所述第二输入端相连的光耦，所述光耦副边的集电极通过第三电阻与电源相连，副边的发射极接地；并联连接在所述光耦发光管的阳极和阴极之间的第四电阻和第一电容；输入端连接所述光耦副边的集电极和所述第三电阻的连接点的触发器。
2.根据权利要求1所述的信号处理模块，其特征在于，还包括连接在所述光耦副边的集电极和所述第三电阻的连接点以及触发器的输入端之间的第五电阻；一端连接所述第五电阻与所述触发器的输入端的连接点，一端接地的第二电容。
3.根据权利要求1或2所述的信号处理模块，其特征在于，所述触发器为施密特触发
4.根据权利要求1或2所述的信号处理模块，其特征在于，所述第一输入端与控制系统中信号产生装置的第一输出端连接，所述第二输入端与控制系统中信号产生装置的第二输出端连接。
5.根据权利要求1或2所述的信号处理模块，其特征在于，所述第一输入端与控制系统中信号产生装置的信号输出端连接，所述第二输入端接地。
6.根据权利要求1或2所述的信号处理模块，其特征在于，所述第二输入端与控制系统中信号产生装置的信号输出端连接，所述第一输入端接电源。
7.—种运动控制卡，包括控制器，其特征在于，还包括与所述控制器连接，用于接收信号产生装置提供的脉冲信号，对脉冲信号进行滤波隔离处理，并将处理后的信号整形输出至所述控制器的信号处理模块，所述信号处理模块具有第一输入端和第二输入端，包括光耦、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、电源和触发器；其中光耦的发光管的阳极通过第一电阻与所述第一输入端相连，阴极通过第二电阻与所述第二输入端相连，光耦副边的集电极通过第三电阻与电源相连，副边的发射极接地；第四电阻和第一电容并联连接在所述光耦发光管的阳极和阴极之间；触发器的输入端连接所述光耦副边的集电极和第三电阻的连接点，输出端连接控制器的信号输入端。
8.根据权利要求7所述的运动控制卡，其特征在于，所述信号处理模块还包括第五电阻和第二电容，其中所述第五电阻连接在所述光耦副边的集电极和第三电阻的连接点以及触发器的输入端之间；所述第二电容一端连接所述第五电阻与所述触发器的输入端的连接点，一端接地。
专利摘要本实用新型公开一种信号处理模块及运动控制卡。一种信号处理模块，包括第一输入端；第二输入端；发光管的阳极通过第一电阻与所述第一输入端相连，阴极通过第二电阻与所述第二输入端相连的光耦，所述光耦副边的集电极通过第三电阻与电源相连，副边的发射极接地；并联连接在所述光耦发光管的阳极和阴极之间的第四电阻和第一电容；输入端连接所述光耦副边的集电极和所述第三电阻的连接点的触发器。应用上述技术方案，第四电阻和第一电容组成滤波电路，对接收到的脉冲信号进行滤波处理。进一步，光耦对脉冲信号进行隔离处理，有效防止脉冲信号中的干扰信号进入触发器，保证触发器输出正确的脉冲信号，进而提高电机和控制系统的稳定性。
文档编号H02P8/18GK202085122SQ20112015235
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者段捷, 郑臣艳 申请人:上海御能动力科技有限公司, 深圳市英威腾控制技术有限公司