數(shù)控系統(tǒng)的位置檢測四倍頻辨向電路技術(shù)方案

一種數(shù)控系統(tǒng)的位置檢測四倍頻辨向電路，其特征在于：設(shè)置有Ｄ型觸發(fā)器Ｄ１～Ｄ４、二輸入異或門ＸＯＲ１～４、二輸入與門ＡＮＤ１～２、三輸入與非門ＮＡＮＤ１～２，其中觸發(fā)器Ｄ１～Ｄ４的ｃ端分別互聯(lián)且和與門ＡＮＤ１～２的ｂ端以及與非門ＮＡＮＤ１～２的ｃ端相連，觸發(fā)器Ｄ１的ｑ端分別與異或門ＸＯＲ１的ａ端及觸發(fā)器Ｄ２的ｄ端相連，觸發(fā)器Ｄ２的ｑ端分別與異或門ＸＯＲ１～２的ｂ端相連，觸發(fā)器Ｄ３的ｑ端分別與異或門ＸＯＲ２～３的ａ端相連且與觸發(fā)器Ｄ４的ｄ端相連，觸發(fā)器Ｄ４的ｑ端與異或門ＸＯＲ３的ｂ端相連，異或門ＸＯＲ１～２的ｃ端分別與對應(yīng)的與門ＡＮＤ１～２的ａ端相連，與門ＡＮＤ１～２的ｃ端分別與異或門ＸＯＲ４的ａ、ｂ端相連，異或門ＸＯＲ４和ＸＯＲ２的ｃ端分別和與非門ＮＡＮＤ１～２的ａ、ｂ端相連。（*該技術(shù)在2013年保護過期，可自由使用*）

Position detection of CNC system four frequency doubling direction finding circuit

A numerical control system to detect the position of four direction detection, which is characterized in that: setting D type flip-flop D1 ~ D4, two ~ XOR1, 4 input XOR gate two input and gate, three input NAND AND1 ~ 2 NAND1 ~ 2 C, which is connected with the C end of the trigger D1 ~ D4 respectively and Internet portal AND1 ~ 2 B terminal and NAND NAND1 ~ 2, D is connected with the trigger D1 Q ends a end and the D2 flip-flop with XOR gate XOR1, trigger D2 Q end B end is connected with the XOR gate XOR1 ~ 2, D3 Q respectively with the trigger end XOR gate XOR2 ~ 3 the a is connected with the trigger D4 D connected, B is connected with the Q end of the trigger is D4 and XOR gate XOR3, XOR gate X OR1 ~ 2 c a end respectively connected with the corresponding gate AND1 ~ 2, AND1 ~ 2 and C respectively, B a terminal end is connected with the XOR gate of XOR4, XOR4 and XOR2 C XOR gate and NAND gate end are respectively NAND1 ~ 2 A, B connected.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)是關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)的電路，特別是關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)中機械位置檢測的辨向電路。
技術(shù)介紹
數(shù)控系統(tǒng)是利用數(shù)字化的信息對設(shè)備的運行和加工過程進行控制的專用計算機，目前已廣泛地運用于各領(lǐng)域，其中最典型的例子為數(shù)控機床。為了要實現(xiàn)對機床的控制，需要對刀具和工件相對運動的描述制定幾何信息，對進給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)、換刀、冷卻液的開關(guān)等工藝參數(shù)的描述制定工藝信息，然后將這些信息按一定格式形成加工文件(即數(shù)控加工程序)，數(shù)控系統(tǒng)將該文件讀入后，通過對其譯碼、計算處理后發(fā)出指令信息給各執(zhí)行機構(gòu)，從而使機床動作和加工零件。在數(shù)控系統(tǒng)按加工程序執(zhí)行過程中，同時接受各執(zhí)行機構(gòu)的運行狀態(tài)的反饋信息進行計算處理，對具體的參數(shù)進行修正。光電編碼器就是一種通過光電轉(zhuǎn)換將運動機構(gòu)(如電動機)的輸出軸的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量進行反饋的傳感器，通常光電編碼器與交流伺服電機同軸安裝，光電編碼器隨電機一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的A、B兩相相隔90°電脈沖角的正交編碼脈沖，該A、B相脈沖需經(jīng)過一個四倍頻辨向電路細(xì)分后產(chǎn)生一個四倍頻脈沖信號輸入數(shù)控系統(tǒng)中，方能提高位置反饋精度和獲取電機的轉(zhuǎn)動方向。目前數(shù)控系統(tǒng)采用的是如圖1所示的由電阻R1和R2、電容C1和C2以及門電路V1A、V1B、V2A、V2B、V2C、V2D組成的四倍頻辨向電路，該四倍頻辨向電路主要利用由電阻R1和R2、電容C1和C2組成的RC充放電回路取出一個周期內(nèi)A、B相兩路脈沖的四個邊沿信號，脈沖寬度由RC回路充放電時間控制。一旦電阻R1和R2、電容C1和C2老化引起RC回路參數(shù)變化，就將導(dǎo)致脈沖寬度發(fā)生變化，不能產(chǎn)生具有穩(wěn)定寬度的脈沖。此外，由于電路中存在電容，極易受到外部干擾，以及線路中雜散電容的干擾。故電路的穩(wěn)定性、可靠性較差、不理想。還有即是上述現(xiàn)有的四倍頻辨向電路采用的都是一些分立元器件組成，使占有印刷線路板的面積較大，同時也擴大了受干擾的面積。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種四倍頻辨向電路，解決現(xiàn)有電路因電阻電容老化引起的脈沖寬度穩(wěn)定性和可靠性差、干擾大的技術(shù)問題，其次是解決集成化、縮小面積和干擾面的技術(shù)問題。本技術(shù)解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種數(shù)控系統(tǒng)的位置檢測四倍頻辨向電路，其特征在于設(shè)置有D型觸發(fā)器D1～D4、二輸入異或門XOR1～4、二輸入與門AND1～2、三輸入與非門NAND1～2，其中觸發(fā)器D1～D4的c端分別互聯(lián)且和與門AND1～2的b端以及與非門NAND1～2的c端相連，觸發(fā)器D1的q端分別與異或門XOR1的a端及觸發(fā)器D2的d端相連，觸發(fā)器D2的q端分別與異或門XOR1～2的b端相連，觸發(fā)器D3的q端分別與異或門XOR2～3的a端相連且與觸發(fā)器D4的d端相連，觸發(fā)器D4的q端與異或門XOR3的b端相連，異或門XOR1～2的c端分別與對應(yīng)的與門AND1～2的a端相連，與門AND1～2的c端分別與異或門XOR4的a、b端相連，異或門XOR4和XOR2的c端分別和與非門NAND1～2的a、b端相連。上述的四倍頻辨向電路，其特征在于在觸發(fā)器D1～4的c端與與門AND1～2的b端之間還設(shè)置有反相器INV1；在異或門XOR2的c端和與非門NAND1的b端還設(shè)置有反相器INV2。上述的四倍頻辨向電路，其特征在于可將該電路設(shè)計在ISPLSI1032E-70LJ型號的復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD上，該CPLD的54、55號腳分別與光電編碼器的A、B相輸出相接，12號腳與時鐘CLK信號輸出相接。上述的四倍頻辨向電路，其特征在于可將該電路設(shè)計在XC2S30-5PQ208C型號的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA上。上述的四倍頻辨向電路，其特征在于可將該電路設(shè)計在任何其速度、容量符合要求的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA與復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD上。本技術(shù)具有下述優(yōu)點1.穩(wěn)定性好。由于沒有RC充放電回路，不會受電阻、電容老化造成脈沖寬度的不穩(wěn)定變化。2.抗干擾性。設(shè)有電容元器件，不受外部干擾及線路中雜散電容的干擾。3.精度高。由于引入時鐘相周期脈沖，提高了輸出精度。4.體積小。特別是將整個電路方便地設(shè)置在現(xiàn)有的各種型號的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD中，僅占用它們的極小部分，其余絕大部分作為數(shù)控系統(tǒng)其它用途；例如設(shè)置在ISPLSI1032E-70LJ型號的復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD中的本技術(shù)僅占用了其84個引腳中的3個腳。附圖說明圖1是現(xiàn)有四倍頻辨向電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是A相超前B相90°電脈沖角時本技術(shù)電路時序示意圖。圖4是B相超前A相90°電脈沖角時本技術(shù)電路時序示意圖。具體實施方式請參閱圖2所示，本技術(shù)設(shè)置有四個D型觸發(fā)器D1～4、四個二輸入異或門XOR1～4、二個二輸入與門AND1～2、二個三輸入與非門NAND1～2。觸發(fā)器D1的d端與光電編碼器的A相脈沖輸出相連，其q端分別與二輸入異或門XOR1的一個輸入端a及觸發(fā)器D2的d端相連。觸發(fā)器D2的q端分別與二輸入異或門XOR1～2的一個輸入端b相連。觸發(fā)器D3的d端與光電編碼器的B相脈沖輸出相連，其q端分別與二輸入異或門XOR2～3的一個輸入端a以及觸發(fā)器D4的d端相連。觸發(fā)器D4的q端與二輸入異或門XOR3的一個輸入端b連接。觸發(fā)器D1～4的c端共同作為時鐘CLK脈沖的輸入端，并分別與二輸入與門AND1～2的一個輸入端b相連和三輸入與非門NAND1～2的一個輸入端c相連，在其間還可設(shè)置有反相器INV1。二輸入異或門XOR1、3的輸出端c各自與對應(yīng)的二輸入與門AND1～2的一個輸入端a相連，二輸入與門AND1～2的輸出端c分別與二輸入異或門XOR4的二個輸入端a、b對應(yīng)連接。二輸入異或門XOR2、4的輸出端c分別與三輸入與非門NAND1～2相對應(yīng)的輸入端b、a連接；在異或門XOR2與三輸入與非門NAND1之間還可設(shè)置有反相器1NV2。當(dāng)光電編碼器兩相相隔90°電脈沖角的正交編碼脈沖A、B分別輸入觸發(fā)器D1和D3的d端后，圖1中C～L各處的脈沖波形表示在圖3、4上，其中經(jīng)異或門XOR1和XOR2輸出的E、H波形即為在A、B脈沖一個周期中產(chǎn)生了四個脈沖，然后這二路脈沖分別通過與門AND1～2和時鐘CLK周期脈沖相與后使脈沖寬度變?yōu)榘雮€時鐘周期的脈沖(見圖3、4中的L波形)。觸發(fā)器D2、D3的q端輸出經(jīng)異或門XOR2產(chǎn)生一個正、反向脈沖輸出控制信號(見圖3、4中的K波形)，當(dāng)A相脈沖超前B相脈沖時，異或門XOR4輸出的脈沖由與非門NAND1輸出作為正轉(zhuǎn)脈沖UP，而與非門NAND2無脈沖輸出；當(dāng)B相脈沖起前A相脈沖時，與非門NAND1無輸出，而與非門NAND2則輸出反轉(zhuǎn)脈沖DW。由此則完成了四倍頻辨向任務(wù)。本技術(shù)可以設(shè)置在任何公司生產(chǎn)的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)中，它們都屬于現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPLD)，只要該FPGA或CPLD在速度和容量上符合要求。這樣可以大大縮小本技術(shù)的占地空間。例如將本技術(shù)設(shè)計在由Lattice公司生產(chǎn)的型號為ISPLSI1032E-70LJ的復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD中，在其84個引腳中，本技術(shù)僅占用了3個腳，即54號腳連接光電編碼器A相輸出，5本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林萬強，俞亮，
申請(專利權(quán))人：上海開通數(shù)控有限公司，
類型：實用新型
國別省市：