1 光柵位移傳感器測量原理

　　將光源,、兩塊長光柵（指示光柵和標(biāo)尺光柵）,、光電檢測器件等組合在一起構(gòu)成的光柵傳感器通常稱為光柵尺。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時,，在與光柵刻線大致垂直的方向上就會產(chǎn)生莫爾條紋,，在條紋移動的方向上放置光電探測器，可將光信號轉(zhuǎn)換為電信號,，這樣就可以實現(xiàn)位移信號到電信號的轉(zhuǎn)換,。目前使用的光柵尺的輸出信號主要有2類：一類是相位角相差90°的2路方波信號，另一類是相位依次相差90°的4路正弦信號,。

　　本文針對輸出正弦波的傳感器進行了討論,，對于輸出為正弦信號的光柵尺，需要對輸出信號進行整形,。光柵尺的輸出信號經(jīng)過整形后如圖1所示,。

　　將光柵尺輸出的信號進行細分，然后辨向,，再送入可逆計數(shù)器,。由于2路信號周期同為T，相位相差90 °,，光柵尺中的指示光柵每移動一個柵距,，輸出電信號就變化一個周期，如果能夠把變化的周期數(shù)測量出來,，就可以測出相對位移,。

　　2 CPLD的選擇

　　本設(shè)計中選擇的CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）是Altera公司的EPM 7128SLC84-15,，它采用CMOS工藝，是一種基于EPROM的器件,。該芯片有84個引腳,，其中5個用于ISP（In System Programmable）下載，可以方便地對其進行在系統(tǒng)編程,。此器件內(nèi)集成了6 000門,，其中典型可用門為2 500個，有128個邏輯單元,，60個可用I/O口,，可以單獨配置為輸入、輸出及雙向工作方式,，2個全局時鐘及1個全局使能端和1個全局清除端,。EPM 7128SLC284-15支持多電壓工作，其中15代表芯片的速度,，該芯片傳輸延時為7.5 ns,，最高工作頻率為125 MHz，并支持多種編程方式,。利用Altera公司的QuartusⅡ5.1軟件可以方便地進行仿真、綜合和下載,。

　　3 系統(tǒng)實現(xiàn)

　　本系統(tǒng)中使用的光柵傳感器輸出的是4路相位差為90°的正弦信號,，因此需要對傳感器的輸出信號進行整形處理。本設(shè)計中采用了由運放LM393構(gòu)成的差分放大器,，將光柵傳感器輸出的4路信號分別送入2個差分放大器的輸入端,，從差分放大器輸出的2路信號其相位差為90°，整個系統(tǒng)框圖如圖2所示,。

　　將差分后的信號進行整形得到2路方波信號,，得到的方波信號不能直接送入計數(shù)器中，在本設(shè)計中由EPM 7128SIC84-15完成4細分,、辨向,、計數(shù)的功能，在QuartusⅡ5.1中采用原理圖的輸入方式將上述模塊組合成一個軟件系統(tǒng),。