瓦尔编码器。方案、说明

我们构建一个valcoder。无线电电子电气工程百科全书

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编码器 - 根据轴的旋转改变某些值的设备。例如，在滚轮鼠标或音乐中心中可以找到这样的东西。实际上，编码器本身非常简单，但如果不使用微控制器，我们就会使任务复杂化，正如所有工业设计中所采用的那样。 valcoder 很有趣，因为它结合了数字和模拟电子学中使用的许多技术。因此，TK：开发一种可以根据轴的旋转角度在 0 - 3V 范围内线性改变输出电压的装置。电压变化必须是可逆的，级数至少为 80。输出信号必须与设备的工作电压隔离（电流隔离）。当轴的旋转角度从 0 度变化到 1440 度（4 圈）时，电压会完全上升/下降。该器件必须在 8 至 15V 的电源电压范围内保持运行。提供数字电压指示。

1. 从哪里开始？

让我们定义他们想从我们这里得到什么：

答：首先，设备的“头”将是数字的，因为。将计算旋钮产生的脉冲。
B. 脉冲计数必须是可逆的，因为。结果值根据旋钮的旋转方向而减小和增大。
B. 至少80级输出电压。因此，要设置电压，我们至少需要 8 位二进制代码 (80[10] = 1010000 [2])。 80 转中有 4 个等级，这意味着手柄每转应发出 20 个脉冲。每 18 度一次脉冲。
D. 对于输出电压的电流去耦，需要在转换器级（数字 -> 模拟）中使用光耦合器。
D. 在声明的电源电压下，K561 和 564 系列微电路工作。
E. 数字指示 - 一个简单的节点，但需要 2 个以上的解码器才能生成 7 段代码。

2.现在让我们尝试描述一下操作算法

- 启用时，输出为 0。

- 如果输出为 0 并且传感器有脉冲并且顺时针转动旋钮 - 将 1 添加到输出代码。

- 如果输出为 0 并且传感器有脉冲并且旋钮逆时针转动 - 不执行任何操作

- 如果输出为 1010000 并且传感器有脉冲并且旋钮顺时针转动 - 不执行任何操作

- 如果输出为 1010000 并且传感器有脉冲并且旋钮逆时针转动 - 从输出代码中减去 1

- 如果输出是 0 和 1010000 以外的数字，并且传感器有脉冲，并且顺时针转动旋钮 - 将 1 添加到输出代码

- 如果输出是不同于 0 和 1010000 的数字，并且传感器有脉冲，并且逆时针转动旋钮 - 从输出代码中减去 1。

- 如果传感器没有脉冲 - 不要执行任何操作。

3.绘制设备框图

显然，机械部件必须报告旋转本身及其方向。所以传感器应该给出 2 个信号。结果表明，该装置应由可逆计数器、匹配去耦单元和数模转换器组成。

我们构建了一个 valcoder。设备框图

匹配器必须输出溢出信号并禁止计数器加法（如果接收到最大值）或减法（如果接收到最小值）。

4. 设计传感器

水已经倒得够多了，现在可以具体说一下了。机械装置依赖于电子装置，电子装置又依赖于机械装置，因此应将传感器视为一个整体。很明显，使用光学传感器比接触式传感器方便得多，这意味着我们已经找到了穿孔轮。获得脉冲很容易，剩下的就是确定旋转方向。有两种方法：使用两个光耦合器（发射器+接收器）并以这样的方式排列它们：第一个接收器被照亮，然后第二个接收器被照亮。或者使用与车轮在同一轴上滑动的阻尼器（轴产生的力矩必须超过阻尼器的质量并且不得在自重作用下旋转）。

该阻尼器与车轮同步旋转一定角度（两个方向不超过 4,5 度），并打开/遮挡附加（频闪）光电探测器。尽管电路实现非常简单（逻辑“AND”），但该选项使机制变得非常复杂，因此让我们回到第一个选项。现在让我们估计传感器生成的信号的时间图。

我们构建了一个 valcoder。时序图

从图中可以看出，接收信号相位相差90度。通过将接收器并排放置在一条线上，可以轻松实现这一点。因此，当孔经过接收器时，第一个接收器首先被照亮，然后是两个接收器，然后是第二个接收器。

我们构建了一个 valcoder。传感器

假设轮 (3) 绕轴 (2) 顺时针旋转。当孔 (1) 接近光耦合器时，右侧接收器 (5) 首先被照亮，然后是两个接收器，最后只有左侧接收器 (4)。并且这一过程在一次旋转中会重复 20 次。从上图可以看出，在右接收机脉冲的后沿处形成了一定的选通信号。我们将在其上构建最终的传感器信号：首先，当接收器被照亮时，它会在单个副本中生成，其次，它完美地表征了旋转方向。

当顺时针旋转时，与左传感器的脉冲一致，因此可以使用逻辑元件“AND”来隔离正脉冲。为了获得这种神奇的脉冲，我们需要一个振动器来获得所需的持续时间。初始边沿为负，因此必须反转。让我们尝试画一个图：单个振动器的 OOS 环路是根据最大轮速计算的 - 选通脉冲的持续时间不应超过“正确”信号周期的 1/4。 C1R4链的计算依据是其产生的脉冲应为0,1 Tstr。

我们构建了一个 valcoder

5. 让我们构建设备中最简单的块——计数器

我想在触发器上画一个电路，但在我看来，这完全是对电子产品的巨大嘲弄。如果有兴趣，可以在任何数字IC参考书中找到触发器加/减计数器电路。因此，我们的任务就简化为从传统 CMOS 系列中选择一个标准计数器。因此，让我们定义计数器的要求：

- 电源电压 8-15V

- 撤销

K561IE14 满足这些条件

我们构建了一个 valcoder。 K561IE14

正如您在图片中看到的，计数器有预设输入。使用这些输入，我们可以通过从外部 RAM 调用适当的代码来快速设置输出所需的电压。当然，必须在 RAM 中创建一定的已保存关卡库。规范没有指定这种可能性，因此我们使用预设输入进行重置。还有一个计数禁止输入 (RO)。但用它来保护编码器免受溢出是行不通的。事实是，这一输入完全阻塞了计数器，即使在自由方向上也不允许它计数，但我们需要当一个方向达到临界水平时，自由方向保持自由。因此，我们将突出显示解码器之后的溢出信号。通过这个信号，我们将选通输入“C”。

我们构建了一个 valcoder

6. 现在您可以处理相对简单但繁琐的节点 - 解码器和数模转换器（DAC）

例如，我有一个解码器。没什么棘手的：用于控制光耦合器和 LED-OA 半导体指示器的大规模解码器和晶体管开关。解码器非常传统：K561ID1 - 二进制到十进制转换器和 K561ID4 - 二进制到七段转换器。

我们构建了一个 valcoder

DAC 将以类似的方式构建。唯一微妙的一点是范围的定义。将调整限制映射到十位和单位。我们有 7 个十和 10 个一。我们将总输出电压除以 80 个等级：结果是 0,04。乘以 10 - 结果是 0,4。这意味着单次放电将电压调节在400mV以内。因此，剩下的2,6V就控制了几十。现在只需选择由光耦合器切换的电阻器，并在它们的帮助下建立所需的调整范围。

我们构建了一个 valcoder

这就是发生的事情。

作者：Pavel A. Ulitin（声霸王）；出版：cxem.net

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