亨士乐编码器的抗抖动计数电路

亨士乐编码器的抗抖动计数电路

当亨士乐编码器用于角度定位或测量时，它们通常具有A、B和2相输出。编码器的输出波形如图1所示。相位A和相位B输出占空比为50%的方波。相位A和B每转编码器输出固定数量的脉冲（例如100个脉冲）。如果Hengstler编码器正向旋转，相位A与相位B相比超过周期的第一个四分之一。相位A和相位B的输出方波之间的相位差为90。由于相位A和B的编码器每转输出固定数量的脉冲，因此相位A或相位B输出指示编码器已以固定角度旋转的脉冲。如果两个相位输出一个脉冲，这表明编码器已经旋转了一个周期。因此，编码器可能已经旋转了一个周期，编码器测量角位移和行进方向。

问题是，当伺服系统停止工作时，如果没有锁定，旋转轴会因外力（如风力）而自由摆动，导致亨士乐编码器的输出波形摆动，如图2所示，导致计数错误。在这种情况下，波形不能被正确计数。尽管可以通过软件设置标志状态，并通过记录历史状态的变化来过滤不正确的计数，但该程序相当昂贵。所以我设计了一个抗抖动计数电路。它可以自动消除抖动引起的错误计数。

1.防抖动计数电路原理图



图3是抗抖动计数电路的原理图。该电路滤除了旋转编码器输出波形的抖动现象。该电路分为四个部分：解码电路U4A、锁定电路U5A、U5B、正向旋转计数链J1、J3、J5和反向旋转计数链J2、J4、J6。U4A是一个二四解码器，U5A和U5B是与门，J1~J6是D触发器。正向旋转计数链负责对编码器的正向旋转进行计数，而反向旋转计数链则负责对编码器反向旋转进行计数。

2抖动计数电路的工作分析









图4显示了24解码器的波形输出。解码器产生四种不同的状态：d、a、b和c。在图3中，当b=0和a=0时，解码器输出处于d状态的Q0，并且d状态处于高电平。在B＝0和A＝1时，解码器Q1的输入处于状态A和状态A高。在B＝1和A＝1时，解码器Q2输出状态B并且状态B为高。B状态不影响计数和方向确定，也不用于图3所示的电路。如果B＝1并且A＝0，则解码器的输出是处于c状态的Q3并且处于高电平的c状态。

当亨士乐编码器正向旋转时，解码器的状态序列为d、a、b、c、d、a，b、c*。如图4所示。

如果B＝O且A＝0，则进入d状态，并且门U5A的引脚2为A＝0（引脚意味着引脚），因此输出为U5A 0的引脚3。触发器J1的R＝d＝1和S＝0，即J1被删除为0，并且门U5B的引脚5＝c＝0，导致U5B的输出引脚4＝0。触发器J2的R＝d＝1和S＝0，即J2也被删除为0。此时，J1和J2的Q端子均为1，且Pinl=Pin6=1（带车门U5）。U5A和U5B都在等待门打开。当状态a时，U5A出现QL=a=1和Pin2=a=1。

由于c＝0，J2的Q端子仍然是1，U5A的Pinl是l，并且U5A的输出Pin3是1。J1的R-d是OS＝1，所以J1被设置为l。Q＝l，对于J1为Q0。J1的Q＝l和正向旋转符号被发送到J3的D端。J1的Q端已关闭U5B。直到下一个d，所有的c脉冲都不会改变J2的状态。这意味着由J1、J3和J5组成的正向自旋计数链打开，而由J2、J4和J6组成的反向自旋计数链被阻断。U5A、U5B、J1、J2完成锁定功能。当进入状态a时，J3的R＝a＝l，s＝0，J3被删除0，J5的Ra＝1，s＝1，J5变为0。在进入状态c之前，J3的R＝a＝、S0、D＝1和J3处于待触发的等待状态。J3的CLK是c，并且在c脉冲的上升沿之后，D＝1被插入J3的Q端，并且正向旋转标志被发送到J5的D端。

当亨士乐编码器以相反的方向旋转时，解码器发出的状态序列是d，c，b，a，d，c、b，a……这种情况的分析方法与正向旋转相同，此处不再描述。

这就像一场接力赛。四个站d、a、b、c和四个裁判被均匀地放在一个封闭的圆形轨道上，只允许一个人上升。点d是起点和终点以及入口和出口点。救生员把救生圈从一站开到下一站。裁判D的职责是：操作员走到A（前方），并签名：“有人，前方”；转到C（向后）并签名：“对面的人”。其他裁判的责任是向到达本站的运动员发放签证（柜台）并吊销他们的签证。裁判的评分规则是：以其他裁判为基础

签证是完整的，并有标记，阳性加一分，阴性减一分，然后签证被吊销。如果不是所有的签证都可用，将不会获得积分，签证将被吊销。当操作员在斜坡上奔跑或坐着时，裁判会闭上眼睛。

例如，在图2中，当从状态d进入状态a时，正向旋转标志被发送到J3的d端。之后，a、b、a、b，a和b没有效果，但J3和J5被重复删除。如果从该状态进入状态d，则正向旋转标志被发送到正向旋转计数，而J1和J2被清零。在从状态d进入状态C之后，反向旋转标志被发送到J4的d端。同时，在J3的Q端插入D=0，此时J5的D端为零。在从状态c返回到状态d之后，计数器旋转计数重量被释放。然而，由于J5的零D端子，D脉冲不计数，尽管状态D在此处再次出现。

图5显示了防抖动计数电路的输出波形。该电路的计数频率可达10MH2。A和B相应在输入前进行整形，必要时进行电气分离。

我使用这个电路来定位和测量在线旋转角度。天线头有两个旋转角度，倾角为0至90度，方位角为0至354度。亨士乐编码器使用只读存储器E6A2。该Hengstler编码器在相位A或相位B中每转输出100个脉冲。可以得出结论，对于通过抗抖动计数电路输出的每个脉冲，编码器以3.6度的角度旋转。增加变速箱可以提高角度测量的准确性。将防抖动电路的正向和反向旋转计数器输出连接到微控制器的中断管理，并在其下降沿发生时向微控制器发送中断。微控制器将处理后的角度信息发送到屏幕上显示，完成天线枢转角的定位和测量。这种天线角度显示系统在实践中工作稳定，没有出现计数误差。

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