基于FPGA平台的光电编码器在探地雷达中的应用.pdf

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1、2015年第34卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)1497＼、、DOI：10．13873／J．1000--9787(2015)08-0149-03应用技术■《、。基于FPGA平台的光电编码器在探地雷达中的应用张锋，彭正辉，任强，朱今祥，林曙光(中国电波传播研究所，山东青岛266107)摘要：针对传统的光电编码器测距精度受不同应用场景的限制，提出了一种应用于探地雷达，可灵活控制测距精度的现场可编程门阵列(FPGA)平台的设计方案，通过FPGA平台完成对信号采集、辨向、分频、计数、锁存、传

2、输等功能，并给出了在探地雷达应用中的实验结果，实测数据表明：该编码器能够实现准确的脉冲计数和显示距离。关键词：光电编码器；现场可编程门阵列；辨向；测距精度；脉冲计数；探地雷达中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)08-0149-03ApplicationofphotoelectricencoderingroundpenetratingradarbasedonFPGAplatformZHANGFeng，PENGZheng-hui，RENQiang，ZHUJin—xiang，LINShu—guang(China

3、ResearchInstituteofRadioWavePropagation，QingdaO266107，China)Abstract：Aimingatrangingprecisionofconventionalphotoelectricencoderisrestrictedbydiferentscenarios，proposeaFPGAplatformdesignschemeforgroundpenetratingradar，rangingprecisioncanbeflexiblycontrolled，tocompletesignalacqu

4、isition，directionidentificationfrequencydivision，counting，latching，transmissionandotherfunctionsbyFPGAplatformandgivesresultsingroundpenetratingradar(GPR)applications，themeasureddatashowthataccuratepulsecountinganddistancedisplayingcanberealized．Keywords：photoelectriceneoder；F

5、PGA；directionidentification；rangingprecision；pulsecounting；groundpenetratingradar(GPR)0引言光电检测装置组成，光栅盘是在一定直径的圆板上等分地光电编码器是一种集光、机、电为一体的传感器；编码开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置，它以机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子高精度计量光栅作为检测元件，通过光电转换技术，将输入元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，编码盘上涂的位移等物理量转变为数字

6、脉冲信号，通过计算脉冲的个有两道相差9O。黑白相同的栅栏，分别称之为A道和B道，数，实现精确的位移测量；具有精度高、测量范围广、响应其输出脉冲也是相差90。。当编码器正向旋转时，A相比B快、体积小、重量轻、性能稳定可靠、易于维护、性价比高等相超前9O。，当编码器反向旋转时，A相比B相滞后9O。。优点。目前，光电编码器广泛应用于雷达、电梯、伺服正常情况下，编码器的正转和反转输出波形分别如图1和电机、地面指挥仪、机器人、数控机床等自动化精密设备中。图2所示。本文提出了一种应用于探地雷达、可灵活控制测距精k兰度的基于现场可编程门阵列(FPGA)平台的设计

7、方案，通过FPGA平台的工作，实现了在探地雷达实验中准确的脉：：厂_]厂]r_]冲计数和显示距离。厂]m厂]厂]1系统设计方案增量式编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械图1编码器正转时序图几何位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成Fig1Timingdiagramofencoderpositiverotation计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。它由光栅盘和基于FPGA技术的光电编码器系统，采用Xilinx公司收稿日期：2015-01-2315O传感器与微系统第34卷时，运动方向为反转，同理，如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次

8、减计数。根据编码器的特点，对A，B两相的信号编码为4种状态，从而完成对测距轮正、反转的判别；FPGA具体VerilogHD