[实用新型]一种高可靠性光栅尺处理电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及光栅尺技术领域，特别是涉及一种高可靠性光栅尺处理电路。

背景技术

光栅尺也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器)，是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床固定部件上，光栅读数头装在机床活动部位上，指示光栅装在光栅读数头中。光栅检测装置的关键部分是光栅读数头，它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号常为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。

光栅尺一般工作在极其恶劣的工业环境中，尤其是工业环境中的静电强干扰，其高压可以达到+/-数十KV，瞬间脉冲冲击会达到很大，无防护必然会引起系统工作异常甚至直接损坏芯片，而光栅尺是一种高精度测量仪器，价格比较昂贵，短暂的使用寿命会给企业增加生产成本，设计一种高可靠性光栅尺处理电路，具有非常大的市场前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高可靠性光栅尺处理电路，以解决由于外界强干扰逆向进入光栅尺后对光栅尺造成的冲击和损坏的技术问题，以使光栅尺具备高可靠性。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种高可靠性光栅尺处理电路，包括光栅传感器、与所述光栅传感器连接的信号处理电路模块；所述信号处理电路模块包括电源管理单元、高集成度信号处理单元IC-MQF和与高集成度信号处理单元IC-MQF输出端相连的信号输出隔离单元；高集成度信号处理单元IC-MQF包括差分放大电路、整形电路、脉冲计数电路和鉴向电路，与光栅传感器连接以接收光电信号并确定位移的移动距离和移动方向；IC-MQF集成了差分放大、整形、脉冲计数和鉴向功能，相比原有分离的电路减小了整个光栅尺的体积，利于电源管理单元、信号输出隔离单元的安置，此外IC-MQF还具备反极性保护、可调节恒流输出、温度检测、输入输出信号检测、自动增益控制、信号细分等功能，使光栅尺具备更高的可靠性。

所述信号输出隔离单元包含6路连接在电源和地之间的TVS瞬态抑制二极管阵列电路，任一路TVS瞬态抑制二极管阵列电路包含两个顺向连接的TVS瞬态抑制二极管，所述两个TVS瞬态抑制二极管之间与高集成度信号处理单元IC-MQF的输出端连接。当外部系统的强干扰信号进入到光栅尺后首先经过TVS瞬态抑制二极管阵列电路，TVS瞬态抑制二极管阵列电路就会立刻把强干扰信号抑制掉，避免进入光栅尺内部造成芯片损坏。

所述的一种高可靠性光栅尺处理电路中，所述光栅传感器包括安装于固定侧的标尺光栅和安装于移动侧的光栅读数头，所述光栅读数头由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件；所述光电元件与高集成度信号处理单元IC-MQF差分放大器输入端连接以获得相位差为90°的第一信号，所述第一信号送入整形电路以获得占空比为1：1的第二信号，所述第二信号分别送入脉冲计数电路和鉴向电路以获得光栅尺的移动距离和方向。

所述的一种高可靠性光栅尺处理电路中，所述电源管理单元采用电源管理芯片MIC5205，所述电源管理芯片MIC5205的输入端IN与外部电源连接并接滤波电容C₁₁到地，输出端OUT与接地端GND之间并联有电阻分压器和滤波电路C12，所述电阻分压器包括分压电阻R11，R12，可调稳压器反馈输入连接到电阻分压器分压电阻R11，R12之间。MIC5205芯片内部带有过压保护，反级性保护，芯片输出电流大，环境温度适应广，抗干扰能力强等特点，通过外部分压电路和滤波电路的设计能够实现输出电压的调节，并通过调节使其输出的恒定电压与IC-MQF匹配，而且在芯片的输入输出端加有滤波电路能够很好的能抑制电压的波动，使电压变得平稳光滑。

综上，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

一、通过在高集成度信号处理单元IC-MQF于外部系统之间引入信号输出隔离单元，一方面将其瞬时脉冲导入到电源或地，有效的隔离了工业环境中的静电强干扰，避免其瞬间脉冲引起系统工作异常甚至直接损坏芯片，起到泄放高压、保护端口的作用；另一方面避免外界冲击对光栅尺采集数据的影响，保证了数据的可靠性。