基于HCTL-2032的位移测量仪的设计

　　X一Y工作台的位移测量仪被广泛应用在光学精密测量机器和高精度的数控机床上，位移检测的精度和稳定性对控制系统起着关键作用。使用光栅尺作为 位置测量系统的传感元件，利用光栅尺输出信号为数字量，不受温度、时间的影响，抗干扰能力强，能够动态而精确地测量直线位移。本文介绍了基于HCTL一 2032的位移测量仪以单片机为核心，以光栅尺为传感元件，结构简单，工作可靠，制作成本低，能够动态而高精度地侧量直线位移，实现了精确定位测量。

　　1仪器结构与原理

　　利用正交解码脉冲记数处理电路HCTL一2032与单片机STC89C52RC为核心器件的位移测量仪硬件框图如图l所示。

　　1光栅传感器

　　将光源、2块长光栅(动尺和定尺)、光电检测器件组合在一起构成的光栅传感器通常称为光栅尺。光栅尺输出的是电信号，动尺移动一个栅距，输出的电信号便变化一个周期，它是通过对信号变化周期的测量来测出动尺与定尺的相对位移。通常使用的光栅尺输出信号为方波信号。

　　输出方波信号的光栅尺有A相、B相和Z相3个电信号，A相与B相信号周期相同，均为W，相位差900。Z相信号可以作为校准信号以消除累积误 差。图2给出了动尺移动时，A、B信号的变化情况。正相运动时A相超前B相900，反相运动时B相超前A相900，根据A、B相超前与滞后，可确定正、反 相运动。本文采用的是奥地利生产的Ms6o光栅尺，栅距IF为0.5微m。

　　1.2正交解码脉冲计数处理电路HC丁L一2032HCTL一2032是Avago公司生产的CMoS专用集成电路，集噪声滤波、正交解码、可 逆计数、总线接口于一体，可大大改善测量系统的性能l1]。HCTL一2032可接收两路(X轴、Y轴)正交编码脉冲，并且增加了接收基准信号，时钟频率 达 33MHz，不仅使电路设计简单，而且提高了测量精度和处理数据的速度。

　　1.2，1引脚功能说明

　　HCTL一2032采用32引脚封装，引脚功能说明如表1所示。

　　1.2.2功能描述

　　HCTL一2032内部包括数字滤波器、正交解码逻辑、32位可逆计数器、总线接口，内部逻辑结构框图如图3所示。

　　HCTL一20犯的输人部分包括施密特触发器与数字延迟滤波器，用于抑制混入正交信号的噪声。正交信号通过施密特触发器后，必须保持3个上升沿才能通过数字滤波器，小于IV的低电平噪声被滤除，高电平、持续时间短的噪声脉冲通过数字滤波器时也被滤除。

　　HCTL一2032提供了lx、Zx、4x三种可选解码方式，解码方式的选择由ENI、ENZ的组合值控制，正交输人相邻跳变沿之间二者的电平状态有4种:10、11、01、00。