光电编码器是现在广泛应用的一种角位移或角速率测量传感器,分为绝对式和增量式两种类型。增量式光电编码器以体积小、价格低、精度高等优点,应用更为广泛。目前我们井队自动送钻电机上使用的就是这种编码器。
　　1增量式光电编码器的工作原理
　　增量式光电编码器是根据输出脉冲源和脉冲计数来确定码盘的转动方向和相对角位移量的。它是由光栅盘和光电检测装置组成,一般输出A,B,Z三路脉冲信号。光电编码器每旋转一圈z信号端输出仅一个脉冲,故z信号主要用于同步或调零,一般不需做额外处理,而A、B信号包含了被测对象的旋转方向、旋转速率等信息。
　　转动方向的判断:当码盘正传时,A道脉冲波形比B道超前90度,而反转时,A道脉冲波形比B道滞后90度,A道整形波的下沿触发单稳态产生正脉冲与B道整形波相“与”,所以码盘正转时只有正向脉冲输出,反转时,只有逆向脉冲输出,通过正向还是逆向就可以判断电机的转动方向。
　　转速大小的判断:光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出脉冲信号,脉冲信号个数与被测角位移变化量成线性关系,所以通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能计算出当前电动机的转速。
　　2设想原因
　　电子系统采用CMOS电路越来越多,电子系统的印刷电路板尺寸越来越小,电容藕合的问题日趋严重,且电子系统所用半导体器件的低压化(目前已降至3.3V甚至更低),因此电子系统中电路保护已成为设计与制造的头等大事。在各种原因造成的过电压和过电流中,雷电占了相当大的一部分,受雷电破坏的电子系统常常不是直接受到雷击,而是通过电缆线间接受到影响的。云层放电和云层间放电比雷击高20倍,它们电放时产生的电场是垂直幅射到地面上,范围很宽,这时地面如同电容器的极板,电磁脉冲通过电容藕合到地下电缆,再传到电子系统的输入或输出端。本队编码器就曾经受到过雷电影响,导致电路烧毁,编码器1通道A丢失,这也是影响我有此设想的一个原因。
　　3设计要求
　　对于电路保护一般可以采取接地,介质隔离,屏蔽,在关键部位采用电路保护用元器件等。大多昂贵的电路都采用电路保护用元器件,已构成多级电路,提高安全性能,本设想也采用此方法,这里选用瞬变电压抑制二极管(TVS)。在规定的反向应用条件下,当承受过电流和过电压时,其工作阻抗降至很低的导通值,允许大电流通过,以保护电路,防止元器件损坏。
　　4设计方案
　　电气连接图如下:
　　图1原编码器电路图
　　图2防过电流的编码器电路图
　　5总结
　　本设想意在使IC高度集成电路在过电流或过电压时不至于受到元器件等的损坏,提高电路的安全性和完好性,本人觉得有一定的借鉴价值。