本文采用高閾值邏輯(HTL)信號(hào)輸出的SGC－4．2光柵尺作為位移測(cè)量元件。這種光柵尺的特點(diǎn)是閾值電壓比較高，因此它的噪聲容限比較大，有較強(qiáng)的抗干擾能力。它的主要缺點(diǎn)是工作速度比較低，所以多用在對(duì)工作速度要求不高而對(duì)抗干擾能力要求較高的一些工業(yè)控制設(shè)備中。

　　2．2四倍頻電路設(shè)計(jì)原理

　　在實(shí)際應(yīng)用中，光柵傳感器輸出兩路相位相差為90°的方波信號(hào)A和B。如圖1所示，用A、B兩相信號(hào)的脈沖數(shù)表示光柵走過(guò)的位移量，標(biāo)志光柵分正向與反向移動(dòng)。四倍頻后的信號(hào)經(jīng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)后轉(zhuǎn)化為相對(duì)位置。實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)過(guò)程一般有兩種方法：一是由微處理器內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)；二是由可逆計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)正反向脈沖的計(jì)數(shù)。

　　光柵信號(hào)A、B有以下關(guān)系：

　　①當(dāng)光柵正向移動(dòng)時(shí)，光柵輸出的A相信號(hào)的相位超前B相90°，則在一個(gè)周期內(nèi)，兩相信號(hào)共有4次相對(duì)變化：00－10－11－01－00。這樣：每發(fā)生1次變化，可逆計(jì)數(shù)器便實(shí)現(xiàn)1次加計(jì)數(shù)，1個(gè)周期內(nèi)共可實(shí)現(xiàn)4次加計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)狀態(tài)的四倍頻計(jì)數(shù)。

　　②當(dāng)光柵反向移動(dòng)時(shí)，光柵輸出的A相信號(hào)的相位滯后于B相信號(hào)90°，則一個(gè)周期內(nèi)兩相信號(hào)也有4次相對(duì)變化：00－01－11－10－00。同理，如果每發(fā)生1次變化，可逆計(jì)數(shù)器便實(shí)現(xiàn)1次減計(jì)數(shù)，在1個(gè)周期內(nèi)，共可實(shí)現(xiàn)4次減計(jì)數(shù)，就實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)狀態(tài)的四倍頻計(jì)數(shù)。

　?、郛?dāng)線路受到干擾或出現(xiàn)故障時(shí)，可能出現(xiàn)其他狀態(tài)轉(zhuǎn)換，此時(shí)計(jì)數(shù)器不進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。

　　綜合上述分析，可以做出處理模塊狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如圖2所示。其中“+”、“－”分別表示計(jì)數(shù)器加／減1，“0”表示計(jì)數(shù)器不動(dòng)作。

　　3光柵位移測(cè)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

　　光柵位移測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。系統(tǒng)工作時(shí)，SGC－4．2光柵尺將位置信號(hào)先轉(zhuǎn)化成HTL電壓信號(hào)輸出，經(jīng)過(guò)調(diào)理電路濾波和整流后，處理成標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)。然后控制器DS80C410通過(guò)內(nèi)部高速計(jì)數(shù)器對(duì)外部的方波信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)算。一方面向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)布電機(jī)動(dòng)作指令，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；另一方面通過(guò)以太網(wǎng)收發(fā)芯片XT972ALC進(jìn)行讀寫(xiě)操作，將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量信息上傳到工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)上，便于管理者進(jìn)行全局決策。