[发明专利]一种高精度光谱分析仪光栅定位装置及方法

权利要求书

1.一种高精度光谱分析仪光栅定位装置，其特征是，包括：CPU主控电路、电机驱动电路、直流无刷电机、衍射光栅、光电编码器、插值电路以及反馈控制电路；所述电机驱动电路、直流无刷电机、衍射光栅、光电编码器和反馈控制电路依次串联连接，所述光电编码器的输出端连接插值电路的输入端；所述CPU主控电路与反馈控制电路连接；所述直流无刷电机的转子直接固定在衍射光栅的转轴上；

所述电机驱动电路驱动直流无刷电机转动，光电编码器记录直流无刷电机的位置信息，光电编码器输出两路正交的正弦信号A和余弦信号B，所述正弦信号A和余弦信号B经过插值电路后分别得到粗测位置信息和插值位置信息，将插值位置信息送入CPU主控电路，所述CPU主控电路得到光栅当前位置信息，并将光栅当前位置信息送入反馈控制电路；反馈控制电路将光栅当前位置信息与目标位置信息进行比较后，产生驱动电压输入到电机驱动电路，形成闭环。

2.如权利要求1所述的一种高精度光谱分析仪光栅定位装置，其特征是，所述插值电路包括：差分放大电路、比较电路、采样保持放大电路、AD转换电路和计数电路；所述差分放大电路与比较电路和采样保持放大电路分别连接，所述比较电路串联计数电路后接入CPU主控电路，所述采样保持放大电路串联AD转换电路后接入CPU主控电路。

3.如权利要求1所述的一种高精度光谱分析仪光栅定位装置，其特征是，所述反馈控制电路包括：光栅旋转控制芯片；所述光栅旋转控制芯片内部集成数字PID调节器和梯形速度发生器；所述梯形速度发生器用于根据CPU主控电路反馈的位置信息，通过电机驱动电路控制直流无刷电机的运行轨迹。

4.如权利要求3所述的一种高精度光谱分析仪光栅定位装置，其特征是，所述光栅旋转控制芯片内部集成主机接口，用于连接CPU主控电路。

5.如权利要求1所述的一种高精度光谱分析仪光栅定位装置，其特征是，所述光电编码器的输出信号经过插值后转化为衍射光栅当前位置信息，所述位置信息经过反馈控制电路的主机接口传送至CPU主控电路，CPU主控电路将该位置信息记录后反馈给反馈控制电路的数字PID调节器，数字PID调节器根据衍射光栅目标位置信息对接收到的当前位置信息进行调整，经过PID调节控制得到的数字信号经过数模转换芯片DAC转换成模拟电压信号输入到直流无刷电机驱动电路，从而驱动直流无刷电机带动衍射光栅转动。

6.如权利要求1所述的一种高精度光谱分析仪光栅定位装置，其特征是，所述直流无刷电机的一端转子直接连接在衍射光栅的转轴上，另一端连接光电编码器的输入转轴。

7.一种高精度光谱分析仪光栅定位装置的工作方法，其特征是，包括：

光电编码器检测衍射光栅的角位置，并将检测的角位置信息输出至插值电路，插值电路对光电编码器输出的正余弦信号进行放大和变换后倍频插值计数，经过插值后的输出信号通过CPU主控电路输入到反馈控制电路，反馈控制电路将接收到的当前位置信息与目标位置信息进行比对，比对结果通过数字PID调节器输出数字控制信号，数字控制信号经过数模转换器后输入到电机驱动电路，电机驱动电路产生驱动电压精准的控制直流无刷电机转动。