基于EPA的光柵位移測量系統(tǒng)原理及設(shè)計方案

　　4光柵位移測量系統(tǒng)的硬件設(shè)計

　　光柵位移測量系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)主要包括位移檢測電路、電源電路、人機接口和聲光報警電路以及工業(yè)以太網(wǎng)接口電路的設(shè)計。

　　4．1基于集成芯片的光柵位移檢測電路

　　光柵信號檢測電路可以由光敏三極管、比較器LM339、2片74193串聯(lián)組成。但是這種設(shè)計方案往往需要增加較多的可編程計數(shù)器，電路元器件眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗增加、穩(wěn)定性下降。因此，本文對經(jīng)過SGC－4．2型光柵尺(50線／mm)出來的脈沖信號進行倍頻處理時，選擇4倍頻專用集成電路芯片QA740210來實現(xiàn)，對信號4細分后，可得分辨率為5μm的計數(shù)脈沖，這在工業(yè)測控中已達到了很高的精確度。QA740210集成電路可將兩路正交的方波進行四倍頻，并能根據(jù)輸入信號的相位關(guān)系進行相位判別，產(chǎn)生2路加、減計數(shù)信號，可直接送到DS80C410高速計數(shù)器進行計數(shù)。

　　為了使QA740210正常工作，需要設(shè)計由X0、X1、X2構(gòu)成的振蕩器。振蕩頻率與電源電壓無關(guān)，僅取決于充電和放電的總時間常數(shù)，即與R1和C1的值有關(guān)。本文選用R1＝100Ω，C1＝10μF，所示振蕩頻率ｆ＝250kHz。具體的實現(xiàn)電路如圖4所示。

　　SGC－4．2型光柵傳感器輸出的是HTL方波信號，而QA740210的工作電壓為+5V，所以必須通過電平轉(zhuǎn)換才能實現(xiàn)倍頻脈沖的輸出。電平轉(zhuǎn)換電路如圖5所示。