一種球柵轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種球柵轉(zhuǎn)換器。解決現(xiàn)有球柵傳感器無法與PLC、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、計算機等直接連接的問題。轉(zhuǎn)換器包括有位移處理單元和轉(zhuǎn)換電路，所述轉(zhuǎn)換電路包括差分信號轉(zhuǎn)換單元和單端信號轉(zhuǎn)換單元，位移處理單元設(shè)置有QEI端口，位移處理單元通過QEI端口分別與差分信號轉(zhuǎn)換單元和單端信號轉(zhuǎn)換單元連接，位移處理單元通過球柵信號控制檢測電路連接在球柵傳感器讀頭上。本發(fā)明的優(yōu)點是能夠?qū)⑶驏艂鞲衅鞯男盘柾ㄟ^轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成差分信號和單端信號輸出，實現(xiàn)了將普通球柵傳感器與PLC、數(shù)控系統(tǒng)、私服系統(tǒng)等設(shè)備的連接，為進一步的位移檢測、工業(yè)控制、全閉環(huán)控制等應(yīng)用提供了支持。
【專利說明】一種球柵轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球柵傳感器，尤其是涉及一種能連接數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)的球柵轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]球柵傳感器時目前國際上最新一代直線位移傳感器，適用于各種機床的加工測量。球柵傳感器原產(chǎn)為英國，它是利用導(dǎo)磁介質(zhì)量的變化實現(xiàn)電磁/磁電轉(zhuǎn)換，其結(jié)構(gòu)包括有傳感器讀數(shù)頭和球柵數(shù)顯表。目前普通的球柵傳感器輸出的為調(diào)相模擬信號，無法與PLC、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、以及計算機等設(shè)備直接連接，這樣就無法為進一步的位移檢測、工業(yè)控制、全閉環(huán)控制等應(yīng)用提供支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有球柵傳感器無法與PLC、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、計算機等直接連接，不能進一步為位移檢測、工業(yè)控制、全閉環(huán)控制等應(yīng)用提供支持的問題，提供了一種能連接數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)的球柵轉(zhuǎn)換器。
[0004]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:一種球柵轉(zhuǎn)換器包括有位移處理單元和將位移信號轉(zhuǎn)換成差分或單端信號的轉(zhuǎn)換電路，所述轉(zhuǎn)換電路包括差分信號轉(zhuǎn)換單元和單端信號轉(zhuǎn)換單元，位移處理單元設(shè)置有QEI端口，位移處理單元通過QEI端口分別與差分信號轉(zhuǎn)換單元和單端信號轉(zhuǎn)換單元連接，位移處理單元通過球柵信號控制檢測電路連接在球柵傳感器讀頭上。本發(fā)明能夠?qū)⑶驏艂鞲衅鞯男盘柾ㄟ^轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成差分信號和單端信號輸出，實現(xiàn)了將普通球柵傳感器與PLC、數(shù)控系統(tǒng)、私服系統(tǒng)等設(shè)備的連接，為進一步的位移檢測、工業(yè)控制、全閉環(huán)控制等應(yīng)用提供了支持。該位移處理單元發(fā)送信號控制傳感器讀頭工作，同時接受傳感器讀頭檢測的信號，并通過數(shù)字鑒相、數(shù)字濾波等運算后得到相應(yīng)的位移信號，位移處理單元再將位移信號轉(zhuǎn)換成QEI端口對應(yīng)的信號后傳送給差分信號轉(zhuǎn)換單元和單端信號轉(zhuǎn)換單元，通過轉(zhuǎn)換差分信號轉(zhuǎn)換單元和單端信號轉(zhuǎn)換單元分別轉(zhuǎn)換成需要的差分信號和單端信號，實現(xiàn)了與多種設(shè)備連接的效果。
[0005]作為一種優(yōu)選方案，所述差分信號轉(zhuǎn)換單元包括有差分信號轉(zhuǎn)換電路和差分信號輸出連接端口，該差分信號轉(zhuǎn)換電路包括一差分信號轉(zhuǎn)換芯片，該芯片采用MC3487芯片，差分信號轉(zhuǎn)換芯片包括有三個與QEI端口連接的信號輸入端A、信號輸入端B、信號輸入端R，以及與6個差分信號輸出端，分別為差分信號輸出端A+、差分信號輸出端A-、差分信號輸出端B+、差分信號輸出端B-、差分信號輸出端R+、差分信號輸出端R-，信號輸入端A對應(yīng)差分信號輸出端A+、差分信號輸出端A-,信號輸入端B對應(yīng)差分信號輸出端B+、差分信號輸出端B-,信號輸入端R對應(yīng)差分信號輸出端R+、差分信號輸出端R-，6各差分信號輸出端都連接至信號差分信號輸出連接端口上。位移處理單元通過QEI端口將位移信息傳送給差分信號轉(zhuǎn)換單元，差分信號轉(zhuǎn)換單元將位移處理單元QEI端口的A、B、R信號轉(zhuǎn)換成RS-422差分信號，A對應(yīng)A+、A-, B對應(yīng)B+、B-, R對應(yīng)R+、R-, RS-422差分信號輸出，用于連接帶有差分輸入功能的設(shè)備，如西門子的8400D、828等數(shù)控系統(tǒng)、雷賽智能的DMC2210運動控制卡。
[0006]作為一種優(yōu)選方案，所述單端信號轉(zhuǎn)換單元包括單端信號轉(zhuǎn)換電路和單端信號輸出連接端口，單端信號轉(zhuǎn)換電路包括三個三極管，每個三極管的基極通過連接電阻后與位移處理單元的QEI端口連接，發(fā)射極接地，集電極通過連接保險絲后作為一個單端信號輸出端，三個三極管分別連接QEI端口，并形成三個單端信號輸出端，三個單端信號輸出端都連接至單端信號輸出連接端口。位移處理單元通過QEI端口將位移信息傳送給單端信號轉(zhuǎn)換單元，單端信號轉(zhuǎn)換單元將位移處理單元QEI端口的A、B、R信號轉(zhuǎn)換成集電極開路(OC)輸出的A、B、R信號，實現(xiàn)寬范圍的電平輸出DC3-24V和驅(qū)動能力。集電極開路單端信號輸出用于接無差分信號輸入的設(shè)備，如臺達DVP16EH00T3型的PLC等。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，所述球柵信號控制檢測電路包括有正弦產(chǎn)生單元、激勵信號驅(qū)動單元、信號處理單元，位移處理單元與正弦產(chǎn)生單元連接，正弦產(chǎn)生單元與激勵信號驅(qū)動單元連接，激勵信號單元連接到傳感器讀頭輸入端上，傳感器讀頭輸出端通過連接信號處理單元連接到位移處理單元上。位移處理單元產(chǎn)生激勵信號所需的IKHz正弦信號和125KHz的elk信號，經(jīng)過正弦產(chǎn)生單元變換成IKHz的正弦波信號，再經(jīng)過激勵信號驅(qū)動單元后發(fā)送給球柵傳感器讀頭的激勵端。傳感器讀頭工作后輸出一個與激勵信號同頻的調(diào)相信號，該信號通過信號處理單元轉(zhuǎn)換為MCU能夠接受的數(shù)字信號。
[0008]作為一種優(yōu)選方案，位移處理單元還設(shè)有串口輸出端口，在串口輸出端口上連接有電平轉(zhuǎn)換單元，該電平轉(zhuǎn)換單元包括RS232電平轉(zhuǎn)換電路和RS232信號輸出連接端口，RS232電平轉(zhuǎn)換電路輸入端與串口輸出端口連接，RS232電平轉(zhuǎn)換電路輸出端與RS232信號輸出連接端口連接。RS-232信號輸出，用于連接不帶QEI接口的設(shè)備，如工控計算機、嵌入式系統(tǒng)等。
[0009]作為一種優(yōu)選方案，所述位移處理單元采用STM32F103CBT6芯片，在該STM32F103CBT6芯片基礎(chǔ)上通過輸入程序形成有QEI端口、串口輸出端口。
[0010]因此，本發(fā)明的優(yōu)點是:能夠?qū)⑶驏艂鞲衅鞯男盘柾ㄟ^轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成差分信號和單端信號輸出，實現(xiàn)了將普通球柵傳感器與PLC、數(shù)控系統(tǒng)、私服系統(tǒng)等設(shè)備的連接，為進一步的位移檢測、工業(yè)控制、全閉環(huán)控制等應(yīng)用提供了支持。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1是本發(fā)明的一種電路結(jié)構(gòu)框示圖；
附圖2是本發(fā)明中位移處理單元的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3是本發(fā)明中差分信號轉(zhuǎn)換單元的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖4是本發(fā)明中單端信號轉(zhuǎn)換單元的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖5是本發(fā)明中正弦產(chǎn)生單元的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖6是本發(fā)明中激勵信號驅(qū)動單元的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖7是本發(fā)明中信號處理單元的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖8是本發(fā)明中電平轉(zhuǎn)換單元的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]1-位移處理單元 2-正弦產(chǎn)生單元 3-激勵信號驅(qū)動單元 4-傳感器讀頭5-信號處理單元6-差分信號轉(zhuǎn)換單元7-單端信號轉(zhuǎn)換單元8-電平轉(zhuǎn)換單元。【具體實施方式】
[0013]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
[0014]實施例:
本實施例一種球柵轉(zhuǎn)換器，如圖1所示，包括有位移處理單元1，位移處理單元通過球柵信號控制檢測電路與球柵傳感器讀頭4連接，該位移處理單元通過內(nèi)部程序設(shè)計形成有QEI端口和串口輸出端口，位移處理單元通過QEI端口分別連接差分信號轉(zhuǎn)換單元6和單端信號轉(zhuǎn)換單元7，串口輸出端口連接電平轉(zhuǎn)換單元8。該球柵信號控制檢測電路包括有正弦產(chǎn)生單元2、激勵信號驅(qū)動單元3、信號處理單元5，位移處理單元與正弦產(chǎn)生單元輸入端連接，正弦產(chǎn)生單元輸出端連接激勵信號驅(qū)動單元輸入端，激勵信號驅(qū)動單元輸出端連接傳感器讀頭輸入端，傳感器讀頭輸出端連接信號處理單元輸入端，信號處理單元輸出端連接位移處理單元。
[0015]如圖2所示，該位移處理單元采用STM32F103CBT6單片機芯片組成，該芯片通過程序設(shè)計形成有QEI端口和串口輸出端口，該QEI端口具有三個腳，分別為17、18、19腳的QE1-A端、QE1-B端、QE1-R端，芯片的21和22腳分別為串口輸出端口的輸入和輸出兩個端。另外芯片上還具有向球柵信號控制檢測電路發(fā)送信號的42腳CLK信號端、32腳IKHz信號端，以及接受信號的11腳SIG-X端。
[0016]如圖5所示正弦波產(chǎn)生單元電路，主要由MAX7427CUA+芯片和放大器并通過電容電阻元器件構(gòu)成，該MAX7427CUA+芯片具有IN腳、CLK腳、OUT腳，位移處理單元的芯片的CLK信號端連接在CLK腳上，IKHz信號端通過連接電阻后連接在IN腳上，OUT腳通過連接電容、電阻后連接至放大器正相輸入端上，放大器輸出端連接激勵信號驅(qū)動單元。如圖6所示，采用LM380N-8芯片構(gòu)成，該LM380N-8芯片具有INPUT+腳、INPUT-腳、VOUT腳，INPUT+腳接地，VOUT腳連接傳感器讀頭內(nèi)激勵線圈正極，INPUT -腳連接傳感器讀頭內(nèi)激勵線圈負極，另外激勵信號驅(qū)動單元電路的放大器輸出端也連接在INPUT -腳上。如圖7所示信號處理單元電路，圖中SIG-1N腳為輸入端口，SIN-OUT腳為輸出端口，中間由電阻、電容和兩級放大器構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，SIN-1N腳連接傳感器讀頭輸出端，SIN-OUT腳連接到位移處理單元芯片上的SIG-X端。
[0017]差分信號轉(zhuǎn)換單元包括有差分信號轉(zhuǎn)換電路和差分信號輸出連接端口，如圖3所示差分信號轉(zhuǎn)換單元電路，采用MC3487芯片，該芯片具有三個與位移處理單元芯片上QEI端口對應(yīng)的連接端口，分別為信號輸入端A、信號輸入端B、信號輸入端R，還具有6個差分信號輸出端，分別為差分信號輸出端A+、差分信號輸出端A-、差分信號輸出端B+、差分信號輸出端B-、差分信號輸出端R+、差分信號輸出端R-，信號輸入端A對應(yīng)差分信號輸出端A+、差分信號輸出端A-,信號輸入端B對應(yīng)差分信號輸出端B+、差分信號輸出端B-,信號輸入端R對應(yīng)差分信號輸出端R+、差分信號輸出端R-，6個差分信號輸出端都連接至信號差分信號輸出連接端口上。
[0018]單端信號轉(zhuǎn)換單元包括單端信號轉(zhuǎn)換電路和單端信號輸出連接端口，如圖4所示，單端信號轉(zhuǎn)換電路包括三個三極管，每個三極管的基極通過連接電阻后與位移處理單元的QEI端口的一個腳連接，三個三極管基極對應(yīng)QE1-A端、QE1-B端、QE1-R端。三極管發(fā)射極接地，集電極通過連接保險絲后作為一個單端信號輸出端，三個三極管三個單端信號輸出端，三個單端信號輸出端都連接至單端信號輸出連接端口上。[0019]電平轉(zhuǎn)換單元包括RS232電平轉(zhuǎn)換電路和RS232信號輸出連接端口，如圖8所示，RS232電平轉(zhuǎn)換電路芯片具有11、12腳分別與位移處理單元芯片的21、22腳連接，另外RS232電平轉(zhuǎn)換電路芯片具有13、14腳作為輸出、輸入端連接在RS232信號輸出連接端口上。
[0020]本實施例球柵轉(zhuǎn)換器工作時，由位移處理單元產(chǎn)生激勵信號所需的IKHz正弦信號和125KHZ的elk信號，經(jīng)過正弦產(chǎn)生單元變換成IKHz的正弦波信號，再經(jīng)過激勵信號驅(qū)動單元后發(fā)送給球柵傳感器讀頭的激勵端。傳感器讀頭工作后輸出一個與激勵信號同頻的調(diào)相信號，該信號通過信號處理單元轉(zhuǎn)換為MCU能夠接受的數(shù)字信號。位移處理單元接受傳感器讀頭檢測的信號，并通過數(shù)字鑒相、數(shù)字濾波等運算后得到相應(yīng)的位移信號，位移處理單元再將位移信號轉(zhuǎn)換成QEI端口對應(yīng)的信號后傳送給差分信號轉(zhuǎn)換單元和單端信號轉(zhuǎn)換單元，以及轉(zhuǎn)換成串口輸出端口對應(yīng)的信號傳送給墊片轉(zhuǎn)換單元。通過差分信號轉(zhuǎn)換單元輸出RS-422差分信號，通過單端信號轉(zhuǎn)換單元輸出集電極開路(OC)信號，通過電平轉(zhuǎn)換單元輸出RS-232信號。
[0021]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0022]盡管本文較多地使用了位移處理單元、正弦產(chǎn)生單元、激勵信號驅(qū)動單元、傳感器讀頭等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
【權(quán)利要求】
1.一種球柵轉(zhuǎn)換器，其特征在于:包括有位移處理單元(I)和將位移信號轉(zhuǎn)換成差分或單端信號的轉(zhuǎn)換電路，所述轉(zhuǎn)換電路包括差分信號轉(zhuǎn)換單元(6)和單端信號轉(zhuǎn)換單元(7)，位移處理單元設(shè)置有QEI端口，位移處理單元通過QEI端口分別與差分信號轉(zhuǎn)換單元(6)和單端信號轉(zhuǎn)換單元(7)連接，位移處理單元通過球柵信號控制檢測電路連接在球柵傳感器讀頭(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球柵轉(zhuǎn)換器，其特征是所述差分信號轉(zhuǎn)換單元包括有差分信號轉(zhuǎn)換電路和差分信號輸出連接端口，該差分信號轉(zhuǎn)換電路包括一差分信號轉(zhuǎn)換芯片，該芯片采用MC3487芯片，差分信號轉(zhuǎn)換芯片包括有三個與QEI端口連接的信號輸入端A、信號輸入端B、信號輸入端R,以及與6個差分信號輸出端,分別為差分信號輸出端A+、差分信號輸出端A-、差分信號輸出端B+、差分信號輸出端B-、差分信號輸出端R+、差分信號輸出端R-，信號輸入端A對應(yīng)差分信號輸出端A+、差分信號輸出端A-,信號輸入端B對應(yīng)差分信號輸出端B+、差分信號輸出端B-,信號輸入端R對應(yīng)差分信號輸出端R+、差分信號輸出端R-，6個差分信號輸出端都連接至信號差分信號輸出連接端口上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球柵轉(zhuǎn)換器，其特征是所述單端信號轉(zhuǎn)換單元包括單端信號轉(zhuǎn)換電路和單端信號輸出連接端口，單端信號轉(zhuǎn)換電路包括三個三極管，每個三極管的基極通過連接電阻后與位移處理單元的QEI端口連接，發(fā)射極接地，集電極通過連接保險絲后作為一個單端信號輸出端，三個三極管分別連接QEI端口，并形成三個單端信號輸出端，三個單端信號輸出端都連接至單端信號輸出連接端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種球柵轉(zhuǎn)換器，其特征是所述球柵信號控制檢測電路包括有正弦產(chǎn)生單元(2)、激勵信號驅(qū)動單元(3)、信號處理單元(5)，位移處理單元與正弦產(chǎn)生單元連接，正弦產(chǎn)生單元與激勵信號驅(qū)動單元連接，激勵信號單元連接到傳感器讀頭輸入端上，傳感器讀頭輸出端通過連接信號處理單元連接到位移處理單元上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種球柵轉(zhuǎn)換器，其特征是位移處理單元還設(shè)有串口輸出端口，在串口輸出端口上連接有電平轉(zhuǎn)換單元，該電平轉(zhuǎn)換單元包括RS232電平轉(zhuǎn)換電路和RS232信號輸出連接端口，RS232電平轉(zhuǎn)換電路輸入端與串口輸出端口連接，RS232電平轉(zhuǎn)換電路輸出端與RS232信號輸出連接端口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種球柵轉(zhuǎn)換器，其特征是所述位移處理單元采用STM32F103CBT6芯片，在該STM32F103CBT6芯片基礎(chǔ)上通過輸入程序形成有QEI端口、串口輸出端口。
【文檔編號】G01D5/12GK103983282SQ201310504829
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:杭州德普測量設(shè)備有限公司