專利名稱：用來獲取編碼器速度信息的電子裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于獲取編碼速度信息的電子裝置、及其方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于利用從使用編碼器的電子裝置中的編碼器輸出的編碼器信號(hào)來獲取速度控制所需的編碼速度信息的電子裝置、以及用于獲取其速度信息的方法。
背景技術(shù)：
通常，編碼器是檢測(cè)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)速度、并將其作為電信號(hào)輸出的裝置?？筛鶕?jù)電子裝置的類型來使用線性編碼器或輪編碼器(wheel encoder)。從編碼器生成與通道(channel)A和B相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)。隨后，可使用與通道A和B相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)來獲取馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)速度。
圖1是用于圖解用于獲取速度信息的傳統(tǒng)方法的圖。
參照?qǐng)D1，從編碼器輸出的編碼器信號(hào)是與通道A和B相對(duì)應(yīng)、且具有相同的周期和90度的相位差的電子脈沖信號(hào)。圖1中的“位置”表示作為編碼器上的實(shí)際距離的縫隙(slit)的位置信息。
在相關(guān)技術(shù)中，將從與通道A或B相對(duì)應(yīng)的編碼器信號(hào)的下降沿或上升沿到下一個(gè)下降沿或上升沿而計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目存儲(chǔ)在特定寄存器中。當(dāng)其后生成再下一個(gè)下降沿或上升沿時(shí)，再次對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，由此更新特定寄存器中的值。
根據(jù)編碼器信號(hào)的下降沿或上升沿生成發(fā)射器中斷信號(hào)。提供特定寄存器中的更新的值，作為發(fā)射器中斷例程的控制所需的速度信息。更具體地，參照?qǐng)D1，第一計(jì)數(shù)值(count1)用于速度信息，被更新的第二計(jì)數(shù)值(count2)接下來用于速度信息，而進(jìn)一步被更新的第三計(jì)數(shù)值(count3)再接下來用于速度信息，等等。
近來，已將多種功能添加到使用編碼器的電子裝置中，施加到主處理器的負(fù)載增大，并且，編碼器的配置復(fù)雜度也增大。這樣，生成發(fā)射器中斷的頻率增大，由此，在獲取速度信息時(shí)產(chǎn)生潛在的誤差。因而，可能利用不精確的速度信息來控制電子裝置，由此，惡化了控制性能。
因而，存在對(duì)于有效率且高效地減小在獲取速度信息時(shí)產(chǎn)生的誤差的系統(tǒng)和方法的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)方面在于，基本上解決至少以上問題和/或缺點(diǎn)，并提供至少下述優(yōu)點(diǎn)。因而，本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)方面在于，提供用于獲取速度信息的電子裝置以及用于其的方法，其能夠通過控制生成中斷的時(shí)間間隔，而減小在獲取速度信息時(shí)產(chǎn)生的誤差，以由此改善其控制性能。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的上述方面，提供了一種電子裝置，其包括編碼器，其用電子方式輸出與驅(qū)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的編碼器信號(hào)；處理器單元，其基于編碼器的分辨率而輸出預(yù)設(shè)間隔計(jì)數(shù)值；以及集成電路單元，其使用編碼器信號(hào)和間隔計(jì)數(shù)值而輸出用于計(jì)算信息的中斷計(jì)數(shù)值。
該集成電路單元包括間隔計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)間隔計(jì)數(shù)值；編碼器信號(hào)存儲(chǔ)單元，其使用編碼器信號(hào)而對(duì)實(shí)際的移動(dòng)距離進(jìn)行計(jì)數(shù)，并輸出編碼器計(jì)數(shù)值；比較單元，作為間隔計(jì)數(shù)值與編碼器計(jì)數(shù)值之間的比較的結(jié)果，其在間隔計(jì)數(shù)值與編碼器計(jì)數(shù)值基本上對(duì)應(yīng)時(shí)生成中斷信號(hào)；以及中斷信號(hào)計(jì)數(shù)器單元，其通過作為時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目對(duì)中斷信號(hào)和先前的中斷信號(hào)之間的間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，而生成中斷計(jì)數(shù)值，并由此更新先前存儲(chǔ)的中斷計(jì)數(shù)值。
該處理器單元包括速度信息獲取單元，其使用下面的等式(1)來獲取速度信息，V＝(N*S)/(C*T)(1)其中，“V”表示當(dāng)前速度信息，“N”表示間隔計(jì)數(shù)值，“S”表示每編碼器100的計(jì)數(shù)的位移值，“C”表示中斷計(jì)數(shù)值，并且，“T”表示每時(shí)鐘信號(hào)的經(jīng)過時(shí)間。
該速度信息獲取單元根據(jù)處理器單元的操作狀態(tài)而可變地輸出間隔計(jì)數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供了用于獲取編碼器的速度信息的方法，其包括用電子方式輸出與驅(qū)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的編碼器信號(hào)；基于輸出編碼器信號(hào)的編碼器的分辨率而輸出預(yù)設(shè)間隔計(jì)數(shù)值；以及使用編碼器信號(hào)和間隔計(jì)數(shù)值而輸出用于計(jì)算信息的中斷計(jì)數(shù)值。
輸出預(yù)設(shè)間隔計(jì)數(shù)值的步驟還包括使用下面重復(fù)的等式(1)來獲取速度信息，V＝(N*S)/(C*T)(1)其中，“V”表示當(dāng)前速度信息，“N”表示間隔計(jì)數(shù)值，“S”表示每編碼器100的計(jì)數(shù)的位移值，“C”表示中斷計(jì)數(shù)值，并且，“T”表示每時(shí)鐘信號(hào)的經(jīng)過時(shí)間。
獲取速度信息的步驟根據(jù)處理器單元的操作狀態(tài)而可變地輸出間隔計(jì)數(shù)值。


通過參照附圖來詳細(xì)地描述本發(fā)明的示范實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施例的以上方面和其它特征將變得更為清楚，其中圖1是用于圖解用于獲取速度信息的傳統(tǒng)方法的圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范電子裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是用于圖解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、用于獲取速度信息的示范方法的圖；以及圖4是用于說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、用于獲取速度信息的示范方法的流程圖。
在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記將被理解為表示相同的部分、部件和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示范實(shí)施例。
在下面的描述中，即使在不同的圖中，相同的附圖標(biāo)記也用于相同的元件。提供在描述中定義的諸如詳細(xì)構(gòu)造和元件描述的內(nèi)容，以幫助對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的綜合理解。并且，不詳細(xì)描述公知的功能或構(gòu)造，這是由于，它們會(huì)將本發(fā)明混淆到不必要的細(xì)節(jié)中。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范電子裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的電子裝置包括編碼器100、集成電路單元120、以及處理器單元140。
編碼器100傳送通過在膜帶(film strip)或轉(zhuǎn)動(dòng)輪上形成的縫隙而從光源投射的光，由此將該光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并輸出該電信號(hào)。下文中，將把從編碼器100輸出的電信號(hào)稱為“編碼器信號(hào)”。編碼器信號(hào)包括具有相同的周期和90度的相位差的兩個(gè)脈沖信號(hào)。
集成電路單元120生成用于針對(duì)編碼器信號(hào)而計(jì)算速度信息的中斷計(jì)數(shù)值。集成電路單元120包括間隔計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)單元121、編碼器信號(hào)計(jì)數(shù)器單元123、比較單元125、以及中斷信號(hào)計(jì)數(shù)器單元127。
間隔計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)單元121存儲(chǔ)從在下面更詳細(xì)描述的處理器單元140輸出的間隔計(jì)數(shù)值。這里，用戶根據(jù)編碼器100的分辨率、以及處理器單元140的性能，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置間隔計(jì)數(shù)值。更具體地，通過移動(dòng)距離(即，編碼器100上的縫隙的位移值)而預(yù)測(cè)并設(shè)置間隔計(jì)數(shù)值。
編碼器信號(hào)計(jì)數(shù)器單元123使用從編碼器100輸出的編碼器信號(hào)而生成編碼器計(jì)數(shù)值，即實(shí)際計(jì)數(shù)的、編碼器100上的縫隙的移動(dòng)距離。
比較單元125將間隔計(jì)數(shù)值與編碼器計(jì)數(shù)值相比較，并在所述兩個(gè)值基本上彼此對(duì)應(yīng)的時(shí)刻生成中斷信號(hào)。也就是說，當(dāng)預(yù)測(cè)的縫隙的位移值和實(shí)際位移值基本上彼此對(duì)應(yīng)時(shí)，比較單元125生成并輸出中斷信號(hào)。
中斷信號(hào)計(jì)數(shù)器單元127從生成先前的中斷信號(hào)的點(diǎn)到生成從比較單元125輸出的、當(dāng)前的中斷信號(hào)的點(diǎn)而對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，以由此生成中斷計(jì)數(shù)值。另外，中斷信號(hào)計(jì)數(shù)器單元127更新先前存儲(chǔ)的中斷計(jì)數(shù)值，并輸出更新的中斷計(jì)數(shù)值。
處理器單元140計(jì)算并處理執(zhí)行電子裝置的操作所需的數(shù)據(jù)。為此，處理器單元140包括速度信息獲取單元145。速度信息獲取單元145向集成電路單元120提供根據(jù)編碼器100的分辨率和處理器單元140的性能而適當(dāng)?shù)卦O(shè)置的間隔計(jì)數(shù)值。此外，速度信息獲取單元145使用正在從集成電路單元120輸出的間隔計(jì)數(shù)值而計(jì)算速度信息。
處理器單元140基于所計(jì)算的速度信息而計(jì)算比例積分微分(proportional-plus-integrate-plus-derivative，PID)，并且，生成脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，并將其提供到驅(qū)動(dòng)電路(未示出)，以便將電壓提供到馬達(dá)(未示出)。
圖3是用于圖解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于獲取速度信息的示范方法的圖。
參照?qǐng)D3，在作為從編碼器100輸出的編碼器信號(hào)的通道A信號(hào)、以及根據(jù)編碼器100的分辨率和處理器單元140的性能而適當(dāng)?shù)卦O(shè)置的間隔計(jì)數(shù)值基本上彼此對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，生成中斷信號(hào)。此時(shí)，將編碼器100的位移值重置為“0”。
一旦生成中斷信號(hào)，中斷信號(hào)計(jì)數(shù)器單元127便使用系統(tǒng)時(shí)鐘，而對(duì)中斷信號(hào)之間的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，并作為中斷計(jì)數(shù)值C1而存儲(chǔ)該時(shí)間間隔。當(dāng)生成新的中斷信號(hào)時(shí)，將所存儲(chǔ)的值C1更新為中斷計(jì)數(shù)值C2。以相同的方式，將值C2更新為中斷計(jì)數(shù)值C3，并且，將最當(dāng)前的中斷計(jì)數(shù)值C3提供到速度信息獲取單元145。
速度信息獲取單元145通過將中斷計(jì)數(shù)值應(yīng)用于下面重復(fù)的等式(1)而計(jì)算速度信息，V＝(N*S)/(C*T)(1)其中，“V”表示當(dāng)前速度信息，“N”表示間隔計(jì)數(shù)值，“S”表示每編碼器100的計(jì)數(shù)的位移值，“C”表示中斷計(jì)數(shù)值，并且，“T”表示每時(shí)鐘信號(hào)的經(jīng)過時(shí)間。
圖4是圖解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于獲取速度信息的示范方法的流程圖。
參照?qǐng)D4，基于編碼器的分辨率和處理器的性能而設(shè)置間隔計(jì)數(shù)值。更具體地，用戶根據(jù)通過屏蔽(mask)在編碼器100上形成的縫隙的間隔而確定的編碼器配置、以及驅(qū)動(dòng)電子裝置的處理器單元140的性能，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置間隔計(jì)數(shù)值。這里，在步驟(S200)，即使在電子裝置的操作期間，也可變地設(shè)置間隔計(jì)數(shù)值。
編碼器信號(hào)計(jì)數(shù)器單元123將用于與間隔計(jì)數(shù)值比較的當(dāng)前位置重置為初始值。也就是說，在步驟(S210)，編碼器信號(hào)計(jì)數(shù)器單元123通過參照從編碼器100輸出的編碼器信號(hào)，將編碼器100上縫隙的當(dāng)前位置設(shè)置為“0”。
接下來，編碼器信號(hào)計(jì)數(shù)器單元123對(duì)編碼器信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并輸出編碼器計(jì)數(shù)值。更具體地，在步驟(S230)，參照從編碼器100輸出的編碼器信號(hào)，編碼器信號(hào)計(jì)數(shù)器單元123對(duì)編碼器100上縫隙的當(dāng)前位置進(jìn)行計(jì)數(shù)，并輸出編碼器計(jì)數(shù)值。
在步驟(S250)，比較單元125將間隔計(jì)數(shù)值與編碼器計(jì)數(shù)值相比較，并且，當(dāng)所述兩個(gè)值基本上彼此對(duì)應(yīng)時(shí)，在步驟(S270)，生成中斷信號(hào)。在間隔計(jì)數(shù)值與編碼器計(jì)數(shù)值并非基本上彼此對(duì)應(yīng)的情況下，重復(fù)地執(zhí)行步驟(S230)和(S250)。
中斷信號(hào)計(jì)數(shù)器單元127從生成先前的中斷信號(hào)的點(diǎn)到生成當(dāng)前的中斷信號(hào)的點(diǎn)而對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，以更新中斷計(jì)數(shù)值。也就是說，中斷信號(hào)計(jì)數(shù)器單元127生成中斷計(jì)數(shù)值，由此將先前存儲(chǔ)的中斷計(jì)數(shù)值更新為新的中斷計(jì)數(shù)值。隨后，另外地，在步驟(S290)，中斷信號(hào)計(jì)數(shù)器單元127將新的中斷計(jì)數(shù)值提供到速度信息獲取單元145。
可通過上述處理而獲取一個(gè)周期的速度信息。隨后，可通過重復(fù)地執(zhí)行所述處理，使用所獲取的速度信息來控制馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)。使用速度信息的電子裝置可包括任意數(shù)目的成像設(shè)備，如復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、多功能設(shè)備等。
如可從上面的本發(fā)明的實(shí)施例的描述中理解的，根據(jù)電子裝置的用途和控制區(qū)段(control section)，而控制生成中斷的時(shí)間間隔，由此，減小在獲取速度信息中產(chǎn)生的誤差。此外，可通過減小施加到處理器的負(fù)載而改善控制性能。
盡管已通過參照本發(fā)明的特定示范實(shí)施例而示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可在其中作出各種形式和細(xì)節(jié)上的改變，而不會(huì)背離如由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種電子裝置，包括編碼器，其用電子方式輸出與驅(qū)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的編碼器信號(hào)；處理器單元，其基于編碼器的分辨率而輸出預(yù)設(shè)間隔計(jì)數(shù)值；以及集成電路單元，其使用編碼器信號(hào)和間隔計(jì)數(shù)值而輸出用于計(jì)算速度信息的中斷計(jì)數(shù)值。
2.如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中，該集成電路單元包括間隔計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)間隔計(jì)數(shù)值；編碼器信號(hào)計(jì)數(shù)器單元，其使用編碼器信號(hào)而對(duì)實(shí)際的移動(dòng)距離進(jìn)行計(jì)數(shù)，并輸出編碼器計(jì)數(shù)值；比較單元，作為間隔計(jì)數(shù)值與編碼器計(jì)數(shù)值之間的比較的結(jié)果，在間隔計(jì)數(shù)值與編碼器計(jì)數(shù)值基本上對(duì)應(yīng)時(shí)，其生成中斷信號(hào)；以及中斷信號(hào)計(jì)數(shù)器單元，其通過作為時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目對(duì)中斷信號(hào)和先前的中斷信號(hào)之間的間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，而生成中斷計(jì)數(shù)值，并更新先前存儲(chǔ)的中斷計(jì)數(shù)值。
3.如權(quán)利要求2所述的電子裝置，其中，該處理器單元包括速度信息獲取單元，其使用下面的等式來獲取速度信息V＝(N*S)/(C*T)其中，“V”表示當(dāng)前速度信息，“N”表示間隔計(jì)數(shù)值，“S”表示每編碼器的計(jì)數(shù)的位移值，“C”表示中斷計(jì)數(shù)值，并且，“T”表示每時(shí)鐘信號(hào)的經(jīng)過時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3所述的電子裝置，其中，該速度信息獲取單元被配置為根據(jù)處理器單元的操作狀態(tài)而可變地輸出間隔計(jì)數(shù)值。
5.一種用于獲取編碼器的速度信息的方法，包括用電子方式輸出與驅(qū)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的編碼器信號(hào)；基于輸出編碼器信號(hào)的編碼器的分辨率而輸出預(yù)設(shè)間隔計(jì)數(shù)值；以及使用編碼器信號(hào)和間隔計(jì)數(shù)值而輸出用于計(jì)算速度信息的中斷計(jì)數(shù)值。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，輸出中斷計(jì)數(shù)值的步驟包括存儲(chǔ)間隔計(jì)數(shù)值；使用編碼器信號(hào)而對(duì)實(shí)際的移動(dòng)距離進(jìn)行計(jì)數(shù)，并輸出編碼器計(jì)數(shù)值；在間隔計(jì)數(shù)值與編碼器計(jì)數(shù)值基本上對(duì)應(yīng)時(shí)，生成中斷信號(hào)；以及通過作為時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目對(duì)中斷信號(hào)和先前的中斷信號(hào)之間的間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，而生成中斷計(jì)數(shù)值，并更新先前存儲(chǔ)的中斷計(jì)數(shù)值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，輸出預(yù)設(shè)間隔計(jì)數(shù)值的步驟還包括使用以下等式來獲取速度信息V＝(N*S)/(C*T)其中，“V”表示當(dāng)前速度信息，“N”表示間隔計(jì)數(shù)值，“S”表示每編碼器的計(jì)數(shù)的位移值，“C”表示中斷計(jì)數(shù)值，并且，“T”表示每時(shí)鐘信號(hào)的經(jīng)過時(shí)間。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，獲取速度信息的步驟根據(jù)處理器單元的操作狀態(tài)而可變地輸出間隔計(jì)數(shù)值。
9.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其存儲(chǔ)用于獲取編碼器的速度信息的計(jì)算機(jī)程序，該程序包括第一指令集，用于用電子方式輸出與驅(qū)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的編碼器信號(hào)；第二指令集，用于基于輸出編碼器信號(hào)的編碼器的分辨率而輸出預(yù)設(shè)間隔計(jì)數(shù)值；以及第三指令集，用于使用編碼器信號(hào)和間隔計(jì)數(shù)值而輸出用于計(jì)算速度信息的中斷計(jì)數(shù)值。
10.如權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，用于輸出中斷計(jì)數(shù)值的第三指令集包括用于存儲(chǔ)間隔計(jì)數(shù)值的指令集；用于使用編碼器信號(hào)而對(duì)實(shí)際的移動(dòng)距離進(jìn)行計(jì)數(shù)、并輸出編碼器計(jì)數(shù)值的指令集；用于在間隔計(jì)數(shù)值與編碼器計(jì)數(shù)值基本上對(duì)應(yīng)時(shí)生成中斷信號(hào)的指令集；以及用于通過作為時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目對(duì)中斷信號(hào)和先前的中斷信號(hào)之間的間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)而生成中斷計(jì)數(shù)值、并更新先前存儲(chǔ)的中斷計(jì)數(shù)值的指令集。
11.如權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，輸出預(yù)設(shè)間隔計(jì)數(shù)值的第二指令集包括使用以下等式來獲取速度信息V＝(N*S)/(C*T)其中，“V”表示當(dāng)前速度信息，“N”表示間隔計(jì)數(shù)值，“S”表示每編碼器的計(jì)數(shù)的位移值，“C”表示中斷計(jì)數(shù)值，并且，“T”表示每時(shí)鐘信號(hào)的經(jīng)過時(shí)間。
全文摘要
提供了一種用于獲取編碼器速度信息的電子裝置、以及用于實(shí)現(xiàn)其的方法，其中，該電子裝置包括編碼器，其用電子方式輸出與驅(qū)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的編碼器信號(hào)；處理器單元，其基于編碼器的分辨率而輸出預(yù)設(shè)間隔計(jì)數(shù)值；以及集成電路單元，其使用編碼器信號(hào)和間隔計(jì)數(shù)值而輸出用于計(jì)算速度信息的中斷計(jì)數(shù)值。通過以此方式獲取編碼器速度信息，可改善控制性能。
文檔編號(hào)G01P3/481GK1963529SQ20061014353
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者金亨一 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社