CN207249437U - 一种伪随机码编码器的低功耗电源控制*** - Google Patents
一种伪随机码编码器的低功耗电源控制*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN207249437U CN207249437U CN201721242157.0U CN201721242157U CN207249437U CN 207249437 U CN207249437 U CN 207249437U CN 201721242157 U CN201721242157 U CN 201721242157U CN 207249437 U CN207249437 U CN 207249437U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power supply
- signal
- unit
- monitoring
- monitoring control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种伪随机码编码器的低功耗电源控制***，包括主电源、电池电源、电源选通单元、电源监测单元、监控控制***以及主***核心处理单元，其中监控控制***包括监控控制单元、信号处理单元和第一电子开关；所述的监控控制单元，用以根据电源监测单元提供的电源供给状态信号以及信号处理单元提供的编码器主轴转动运动信号，控制第一电子开关以及信号处理单元的供电，并在电池电源供电时以及编码器不转动时将监控控制***转入低功耗的休眠/工作的交替工作状态。本实用新型的低功耗电源控制***，解决掉电无法记录位置变化，同时解决了备用电源功耗高的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于电源控制技术领域，具体涉及一种伪随机码编码器的低功耗电源控制***。
背景技术
绝对式编码器/栅尺，常用于对仪器或设备的旋转角度/直线位移进行测量与校准。传统的绝对式编码器/栅尺都是并行编码的，位数越高，码道越多，相应的码盘/栅尺面积、检测头数量都要按比例增加，传感器结构尺寸也就必然越大，极大限制了在空间结构紧张应用场合下的使用。因此，许多新型绝对式传感器就应运而生，如矩阵编码、M序列编码、伪随机码等编码方式的编码器等。比起传统的绝对式编码，新型绝对式编码器能够缩小码盘/栅尺尺寸、面积，减少检测头数量，在减小编码器结构尺寸的同时仍旧保证高精度高速度的要求，其中伪随码编码器因其编码简洁、工艺性好、结构简单稳定而被广泛应用。伪随机码编码形式的编码器，采用串行编码方式，整个绝对编码刻制在码盘/栅尺上就只有一条绝对码道，最大限度的减小了码盘/栅尺的尺寸。然而也正因为是串行编码，当掉电再上电时，编码器可能会无法即时获得实际真实位置信息，需要编码器转动一定角度才能获得实际的物理位置(旋转角度随编码位数不同而不同)，因此，伪随机码编码器和M码道编码器一样都属于准绝对式编码器。矩阵编码形式的编码器，其本质仍然属于传统并行编码范畴，是对传统并行编码技术的一种有限改进，其空间体积减小有限，在很多空间受限应用场合仍然无法使用。另外，矩阵编码器读数结构复杂，工艺难度大，导致编码器长期稳定性不易保证。因此上述新型绝对式编码器，依然具有体积大或掉电后上电不能马上获得实际物理位置信息等缺点。
串行编码的伪随机码编码器，其特点是：n位伪随机码编码总共有2n个状态，其中任意n个连续状态都是唯一的，伪随机码编码器就是利用这个唯一性将伪随机码刻制在封闭圆周(圆光栅编码器、圆磁栅编码器)或开放直线(光栅尺、磁栅尺)介质上对位置空间进行量化分割和计量的。因此n位伪随机码传感器只需要一条绝对码道就可实现对物理位置的绝对划分和计量，而传统n位绝对式传感器则需要n条绝对码道。伪随机码编码器的优点是可以以小尺寸空间结构实现对物理位移的绝对测量和检测，同时满足高速度、高精度和高稳定性的要求，在高速高精以及空间受限的各种运动控制***中得到广泛应用。
伪随机码传感器由于是串行编码，在掉电状态下无法检测和监控到可能发生的位移信息，当再次上电运行时，传感器给出的位置信息不一定是真实的物理位置信息，需要有一个微小的位移量(该位移量和传感器分辨率有关)，传感器才能够获得真实的位置信息。但在很多应用场合需要上电就必须即时获取真实的物理位置信息，不允许先有动作再获取位置信息的逻辑现象，使其应用受到了一定限制。
光磁编码器技术能够很好解决伪随机码编码器掉电后信息丢失的问题。方式如下：
1、编码器上电时，根据编码器旋转主轴的旋转，从磁传感器输出的磁检测部数字信号X1，保留其高N位处理，从而将旋转主轴旋转一周的范围划分为2N个划分区域Z。
2、从光传感器输出的光检测部模拟信号，经过模数转换电路后，分别输出A相数字信号和B相数字信号，在起始位置计算电路中，将A相数字信号和B相数字信号进行除法运算、反正切运算，得到起始位置所在光检测周期△的位置量信号Y。
3、判断起始位置输出的磁检测部数字信号X1是否超过其所在的光检测周期△内的磁检测部划分区域Z的边界值；当未超过边界值时，将高N位的磁检测部数字信号X1直接与光检测部的位置量信号Y合并运算，得到起始位置信号；当超过边界值时，将高N位的磁检测部数字信号X1的第N位“减1”后与光检测部的位置量信号合并运算，得到起始位置信号。
4、编码器上电后，结合的A相数字信号和B相数字信号再旋转到一定的角度后，形成的增量信号，结合起始位置信号，利用常用的光增量式编码算法，即可求出旋转角信号。
由于磁信息是绝对位置信息，光磁编码器可以解决伪随机码编码器掉电不记录位移信息的问题，但是磁传感器必须置于编码器的旋转中心上，因此光磁编码器技术不能适用于空心轴伪随机编码器。
针对掉电期间位移信息的处理问题，工程上可行的方案之一就是采用掉电监测和管理控制***及后备电源***。后备电源***由上位主***提供，通常都是电池***，编码器全功率工作状态能量消耗比较大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对伪随机码准绝对式编码器掉电后需要转动一定的角度才能获得真实物理角位置信息的问题，同时掉电期间后备电源耗电量大的问题，提供一种伪随机码编码器的低功耗电源控制***，通过加入监控控制***，解决掉电无法记录位置变化，在监控状态时采用休眠/工作交替工作状态解决了现有技术中备用电源功耗高的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种伪随机码编码器的低功耗电源控制***，包括主电源、电池电源、电源选通单元、电源监测单元、监控控制***以及主***核心处理单元，其中监控控制***包括监控控制单元、信号处理单元和第一电子开关；
所述的电源选通单元的输入端分别连接所述的主电源和所述的电池电源，电源选通单元用于以主电源为最高优先级并以择一方式向输出端连接电路提供稳定供电电压，电源选通单元的输出端与主***核心处理单元之间连接所述的第一电子开关，电源选通单元的输出端还连接至监控控制单元以及信号处理单元；
所述的电源监测单元的输入端分别连接所述的主电源和所述的电池电源，输出端连接至监控控制单元，用以向监控控制单元提供电源供给状态信号；
所述的信号处理单元连接至监控控制单元，信号处理单元用以从编码器主回路中提取伪随机码信号经处理后形成编码器主轴转动运动信号提供至监控控制单元；
所述的监控控制单元，用以根据电源监测单元提供的电源供给状态信号以及信号处理单元提供的编码器主轴转动运动信号，控制第一电子开关以及信号处理单元的供电，并在电池电源供电时以及编码器不转动时将监控控制***转入低功耗的休眠/工作的交替工作状态，同时切断主***核心处理单元的供电。
优选地，所述的信号处理单元包括第二电子开关、信号提取模块和信号监测模块，所述的电源选通单元的输出端连接至第二电子开关的输入端，第二电子开关的输出端分别连接信号提取模块与信号监测模块，所述的监控控制单元连接至第二电子开关的控制端，所述的监控控制单元用以向第二电子开关发送控制开关的脉冲扫描信号，信号提取模块用以从编码器主回路中提取伪随机码信号并将伪随机码信号发送至信号监测模块，信号监测模块用以将伪随机码信号转换成编码器主轴转动运动信号并提供至监控控制单元。
进一步优选地，所述的信号提取模块的输出端和信号监测模块的输出端均连接至主***核心处理单元。
进一步优选地，所述的信号提取模块设置有两路提取电路，分别用以提取一对反向伪随机码信号，所述的信号监测模块采用滞回比较器，用以将一对反向伪随机码信号整形处理成脉冲波并将脉冲波信号提供至监控控制单元。
优选地，所述的电源选通单元包括稳压二极管和线性电源，稳压二极管设置有两个，分别串联在主电源的输出端以及电池电源的输出端，两个稳压二极管并联后负极端连接至线性电源的输入端，线性电源的输出端分别连接所述的第一电子开关、监控控制单元以及信号处理单元，所述的线性电源有用以将主电源或电池电源送过来的电压变换成监控控制***需要的电压值。
由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过掉电监控以及转轴位移监控的监控控制***，在非掉电的正常工作状态下检测主电源***是否掉电，若掉电立即无缝启动后备电源***，解决了掉电无法记录位置变化；同时在监测掉电状态下编码器主轴是否有位移，若有位移，立即将***从休眠状态唤醒进入正常工作状态，当位移停止后再将***转入休眠状态，休眠状态时备用的电池电源处于占空比较大的休眠/工作的交替工作状态，监控控制***功耗低，电池电源耗电量小。
附图说明
图1是本实用新型的低功耗电源控制***的电路原理框图。
图2是本实用新型的低功耗电源控制***工作状态原理框图。
图3是本实用新型的电源选通单元的工作状态原理框图。
图4是本实用新型的信号处理单元的工作状态原理框图。
图5是本实用新型的低功耗电源控制***的控制方法流程图。
附图标记：101-主电源，102-电池电源，103-电源监测单元，104-电源选通单元，105-主***核心处理单元，200-监控控制***，210-信号处理单元，211-第二电子开关，212-信号提取模块，213-信号监测模块，201-监控控制单元，202-第一电子开关。
具体实施方式
参照图1，本实用新型的伪随机码编码器的低功耗电源控制***，包括主电源101、电池电源102、电源选通单元104、电源监测单元103、监控控制***200以及主***核心处理单元105，其中监控控制***200包括监控控制单元201、信号处理单元210和第一电子开关202；所述的信号处理单元210包括第二电子开关211、信号提取模块212和信号监测模块213。
参照图2，图3，电源选通单元104的输入端分别连接所述的主电源101和所述的电池电源102，电源选通单元104的输出端与主***核心处理单元105之间连接所述的第一电子开关202，通过第一电子开关202实现对主***核心处理单元105的供电以及断电，本实用新型中，主***核心处理单元105指的是编码器工作所需要的控制电路部分，本实用新型中不做过多赘述。电源选通单元104的输出端还连接至监控控制单元201以及信号处理单元210，即电源选通单元104的输出端分别连接第一电子开关202、监控控制单元201和第二电子开关211。
电源选通单元104具体包括稳压二极管和线性电源，稳压二极管设置有两个，分别串联在主电源101的输出端以及电池电源102的输出端，两个稳压二极管并联后负极端连接至线性电源的输入端，线性电源的输出端分别连接所述的第一电子开关202、监控控制单元201以及第二电子开关211，线性电源将主电源101或电池电源102送过来的电压变换成监控控制***200需要的电压值。通常电池电源102小于主电源101的30％以上，当主电源101上电时，由于二极管的特性，电池电源102无法为监控控制***200供电，当主电源101掉电时，电池电源102的二极管由于正向电压大于反向电压，即可及时给监控控制***200上电。从而使得电源选通单元104成为一个具有以主电源101为最高优先级，并能够以择一方式向监控控制***200实现供电。
电源监测单元103的输入端分别连接所述的主电源101和所述的电池电源102，输出端连接至监控控制单元201，用以向监控控制单元201提供电源供给状态信号，电源监测单元103可采用分压采样方式完成，根据不同的供电方式，输出不同的信号。
参照图2，图4，信号处理单元210的第二电子开关211的输出端分别连接信号提取模块212与信号监测模块213，所述的监控控制单元201连接至第二电子开关211的控制端，所述的监控控制单元201用以向第二电子开关211发送控制开关的脉冲扫描信号，信号提取模块212用以从编码器主回路中提取伪随机码信号并将伪随机码信号发送至信号监测模块213，信号监测模块213用以将伪随机码信号转换成编码器主轴转动运动信号并提供至监控控制单元201。具体地，信号提取模块212设置有两路提取电路，分别用以提取一对反向伪随机码信号，所述的信号监测模块213采用滞回比较器，用以将一对反向伪随机码信号整形处理成脉冲波并将脉冲波信号提供至监控控制单元201。
信号监测模块213和信号提取模块212是嵌在伪随机码传感器信号通路中的，并共用相同的信号通道，因此由于设置监控控制***200而额外增加的空间几乎不增加伪随机码传感器的空间体积，保持了这种传感器小体积空间特性。信号提取模块212提取的是伪随机码信号，同时也解决了光磁形式的伪随机码编码器不能应用到大量空心轴的场合。
参照图5，本实用新型的低功耗电源控制***，当主电源101工作时，在电源选通单元104的作用下，电池电源102不对监控控制***200供电，只有当主电源101掉电时，电池电源102对监控控制***200供电，而且电池电源102会立刻实现供电，从而达到无缝连接。
当电源监测单元103送来表示当前为主电源101供电的状态信号时，监控控制单元201送往第一电子开关202以及第二电子开关211常开信号，保持第一电子开关202和第二电子开关211处于供电状态，监控控制***200处于工作供电状态，所谓的工作供电状态即为无休眠的全供电状态，同时主***核心处理单元105也处于正常工作状态。
当电源监测单元103送来表示当前为电池电源102供电的状态信号时，表示主电源101断开，编码器停止工作，监控控制单元201则断开第一电子开关202，切断送往主***核心处理单元105的供电，同时监控控制***200进入休眠/工作的交替工作状态，休眠/工作的交替工作状态即为低功耗工作状态，本实施例中占空比大于100：1，即休眠100，工作1。休眠期间，仅监控控制单元201的单片机维持≤10μA电流，其余所有***均处于断电状态；工作期间，监控控制单元201向第二电子开关211发送脉冲扫描信号，使得信号提取模块212和信号监测模块213周期性上电，监控编码器是否有转动信号。在此低功耗状态下，编码器全***消耗电流≤0.09mA。若监测到编码器主轴转动运动信号有变化，则闭合或保持闭合第一电子开关202，主***核心处理单元105上电或保持上电；若监测到编码器主轴转动运动信号无变化，则切断或保持切断第一电子开关202，监控控制***200维持休眠/工作的交替工作状态，其他***处于断电状态。
Claims (5)
1.一种伪随机码编码器的低功耗电源控制***，其特征在于，包括主电源(101)、电池电源(102)、电源选通单元(104)、电源监测单元(103)、监控控制***(200)以及主***核心处理单元(105)，其中监控控制***(200)包括监控控制单元(201)、信号处理单元(210)和第一电子开关(202)；
所述的电源选通单元(104)的输入端分别连接所述的主电源(101)和所述的电池电源(102)，电源选通单元(104)用于以主电源(101)为最高优先级并以择一方式向输出端连接电路提供稳定供电电压，电源选通单元(104)的输出端与主***核心处理单元(105)之间连接所述的第一电子开关(202)，电源选通单元(104)的输出端还连接至监控控制单元(201)以及信号处理单元(210)；
所述的电源监测单元(103)的输入端分别连接所述的主电源(101)和所述的电池电源(102)，输出端连接至监控控制单元(201)，用以向监控控制单元(201)提供电源供给状态信号；
所述的信号处理单元(210)连接至监控控制单元(201)，信号处理单元(210)用以从编码器主回路中提取伪随机码信号经处理后形成编码器主轴转动运动信号提供至监控控制单元(201)；
所述的监控控制单元(201)，用以根据电源监测单元(103)提供的电源供给状态信号以及信号处理单元(210)提供的编码器主轴转动运动信号，控制第一电子开关(202)以及信号处理单元(210)的供电，并在电池电源(102)供电时以及编码器不转动时将监控控制***(200)转入低功耗的休眠/工作的交替工作状态,同时切断主***核心处理单元(105)的供电。
2.根据权利要求1所述的低功耗电源控制***，其特征在于，所述的信号处理单元(210)包括第二电子开关(211)、信号提取模块(212)和信号监测模块(213)，所述的电源选通单元(104)的输出端连接至第二电子开关(211)的输入端，第二电子开关(211)的输出端分别连接信号提取模块(212)与信号监测模块(213)，所述的监控控制单元(201)连接至第二电子开关(211)的控制端，所述的监控控制单元(201)用以向第二电子开关(211)发送控制开关的脉冲扫描信号，信号提取模块(212)用以从编码器主回路中提取伪随机码信号并将伪随机码信号发送至信号监测模块(213)，信号监测模块(213)用以将伪随机码信号转换成编码器主轴转动运动信号并提供至监控控制单元(201)。
3.根据权利要求2所述的低功耗电源控制***，其特征在于，所述的信号提取模块(212)的输出端和信号监测模块(213)的输出端均连接至主***核心处理单元(105)。
4.根据权利要求2所述的低功耗电源控制***，其特征在于，所述的信号提取模块(212)设置有两路提取电路，分别用以提取一对反向伪随机码信号，所述的信号监测模块(213)采用滞回比较器，用以将一对反向伪随机码信号整形处理成脉冲波并将脉冲波信号提供至监控控制单元(201)。
5.根据权利要求1所述的低功耗电源控制***，其特征在于，所述的电源选通单元(104)包括稳压二极管和线性电源，稳压二极管设置有两个，分别串联在主电源(101)的输出端以及电池电源(102)的输出端，两个稳压二极管并联后负极端连接至线性电源的输入端，线性电源的输出端分别连接所述的第一电子开关(202)、监控控制单元(201)以及信号处理单元(210)，所述的线性电源用以将主电源(101)或电池电源(102)送过来的电压变换成监控控制***(200)需要的电压值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721242157.0U CN207249437U (zh) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | 一种伪随机码编码器的低功耗电源控制*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721242157.0U CN207249437U (zh) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | 一种伪随机码编码器的低功耗电源控制*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207249437U true CN207249437U (zh) | 2018-04-17 |
Family
ID=61886955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201721242157.0U Expired - Fee Related CN207249437U (zh) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | 一种伪随机码编码器的低功耗电源控制*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207249437U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107402540A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-11-28 | 成都信息工程大学 | 一种伪随机码编码器的低功耗电源控制***及控制方法 |
| CN110426065A (zh) * | 2018-05-01 | 2019-11-08 | 发那科株式会社 | 绝对式编码器 |
| CN112649724A (zh) * | 2019-10-11 | 2021-04-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种掉电检测电路、方法及mcu芯片 |
| CN113110148A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-13 | 深圳市昂霸科技有限公司 | 一种低功耗磁编码器及工作方法 |
-
2017
- 2017-09-26 CN CN201721242157.0U patent/CN207249437U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107402540A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-11-28 | 成都信息工程大学 | 一种伪随机码编码器的低功耗电源控制***及控制方法 |
| CN107402540B (zh) * | 2017-09-26 | 2019-11-08 | 成都信息工程大学 | 一种伪随机码编码器的低功耗电源控制***及控制方法 |
| CN110426065A (zh) * | 2018-05-01 | 2019-11-08 | 发那科株式会社 | 绝对式编码器 |
| CN112649724A (zh) * | 2019-10-11 | 2021-04-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种掉电检测电路、方法及mcu芯片 |
| CN113110148A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-13 | 深圳市昂霸科技有限公司 | 一种低功耗磁编码器及工作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN207249437U (zh) | 一种伪随机码编码器的低功耗电源控制*** | |
| CN107402540B (zh) | 一种伪随机码编码器的低功耗电源控制***及控制方法 | |
| CN201758379U (zh) | 伺服驱动控制器断电位置保存记忆装置 | |
| CN101149471A (zh) | 大口径天文望远镜方位轴的弧线运动控制*** | |
| CN203964930U (zh) | 一种光磁编码器 | |
| CN103940457B (zh) | 一种电子式多圈编码器计圈的低功耗的实现方法 | |
| CN204302480U (zh) | 一种单片机控制的特斯拉计 | |
| CN103557878A (zh) | 一种绝对光栅尺的多轨道编码方法 | |
| CN203101609U (zh) | 铁磁材料磁滞回线的自动测量装置 | |
| CN108801301A (zh) | 编码器*** | |
| Zheng et al. | High-accuracy surface-perceiving water level gauge with self-calibration for hydrography | |
| CN203323808U (zh) | 水表计量模块 | |
| CN208635816U (zh) | 编码器*** | |
| CN206834940U (zh) | 基于韦根传感器的多圈计数装置 | |
| CN210669929U (zh) | 一种高温井下驱动的控制*** | |
| CN105953713A (zh) | 一种绝对值磁栅位移测量*** | |
| CN105387878A (zh) | 一种磁编码器磁鼓及其制造方法和使用方法 | |
| CN108123645A (zh) | 一种无编码器的无刷电机控制方法及*** | |
| CN114061633A (zh) | 一种具有断电记忆功能的多圈绝对值磁编码器及采集方法 | |
| CN204649928U (zh) | 一种断路器故障状态诊断装置 | |
| CN206019560U (zh) | 一种绝对值磁栅位移测量*** | |
| CN113847934A (zh) | 混合编码器的位置确定方法及装置 | |
| CN207439486U (zh) | 一种低功耗燃气表计量装置 | |
| CN203747709U (zh) | 医用无接触式直流电机驱动装置 | |
| CN203465350U (zh) | 一种可扩充式电表 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180417 Termination date: 20180926 |