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文档简介

编码器原理及四倍频电路,张萍萍,编码器结构,码盘用于检测旋转轴的角位移，光栅用于垂直运动,标尺光栅安装于机床固定部位，指示光栅（码盘）安装于移动部位上。光栅走过一段距离（码盘旋转一定角度）就发出一个脉冲。编码器按检测原理分为：光电式、磁式、感应式、电容式，按信号输出形式分为增量式和绝对式。目前数控机床的伺服电机上多采用增量式。,编码器原理,以码盘为例，首先从编码器出来的有3组正/余弦信号：A+、A-、B+、B-、Z+、Z-，其中AB两组信号是位置检测脉冲信号，Z相信号是码盘旋转一周输出信号，用于系统清零。如果电机正转，则A组信号比B组信号提前90O相位，如果电机反转，则反之。,输出信号处理,1、初始输出信号,输出信号处理,采用如下低通滤波电路：,2、滤波,输出信号处理,由于线接收器具有减法器、放大器、滞回比较器等特性，因而差分信号经过线接收器后可以变成单端的方波信号。此时的方波信号电平并不一定符合FPGA能够处理的电平，因而可再经过施密特触发器将电压转换为合理电压（3.3v)。,3、转换为单端方波信号,输出信号处理,编码器每转过一个固定角，就对应一个脉冲信号，若将AB信号四倍频，即在一个周期内产生四个脉冲信号，则将测量精度提高了四倍。,四倍频鉴相电路,单纯的A相或者B相信号不含有方向信息，AB信号具有相位超前/落后的关系，反映了旋转方向。,为什么要四倍频鉴相？,方法一：利用A、B信号与其延迟信号的逻辑关系输出脉冲信号，最终一路输出正脉冲，一路输出负脉冲,四倍频鉴相电路,四倍频鉴相电路,正转,正转脉冲=,反转脉冲=,四倍频鉴相电路,反转,四倍频鉴相电路,加一,减一,基于FPGA的电路设计,2019/12/12,13,可编辑,方法二：利用A、B与其延迟信号产生计数脉冲，再利用计数脉冲作为时钟信号对AB进行一定延迟后比较得到方向信号,四倍频鉴相电路,正转,计数脉冲,四倍频鉴相电路,正转,方向信号,四倍频鉴相电路,反转,方向信号,四倍频鉴相电路,四倍频鉴相电路,方向,计数,基于FPGA的电路设计,四倍频鉴相电路,危机,当运动方向不停变化时会产生计数误差,输出的方向信号有尖脉冲,四倍频鉴相电路,仿真波形图,四倍频鉴相电路,换向,四倍频鉴相电路,改善后的FPGA电路设计,改善后的仿真波形图,四倍频鉴相电路,四倍频鉴相电路,比较,第一种方法原理较简单，计数结果可靠，但是占用资源较多,第二种
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