編碼器應(yīng)用技術(shù)

編碼器應(yīng)用技術(shù)服務(wù)部楊曉斌2012-8-18光電編碼器原理一編碼器分類及各自特點(diǎn)二編碼器技術(shù)規(guī)格三目錄編碼器選型---方法與技巧三光電編碼器可以定義為：一種通過光電轉(zhuǎn)換，將輸至軸上的機(jī)械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測。光電編碼器是一種集光、機(jī)、電為一體的數(shù)字化檢測裝置，它具有分辨率高、精度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用可靠、易于維護(hù)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。典型的光電編碼器由碼盤（Disk）、檢測光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路）及機(jī)械部件等組成。

增量式光電編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖信號(hào)就對(duì)應(yīng)于一個(gè)增量位移，但是不能通過輸出脈沖區(qū)別出是在哪個(gè)位置上的增量。一般來說，增量式光電編碼器輸出A，B兩相互差90°電度角的脈沖信號(hào)（即所謂的兩組正交輸出信號(hào)），從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。同時(shí)還有用作參考零位的Z相標(biāo)志（指示）脈沖信號(hào)，碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，只發(fā)出一個(gè)標(biāo)志信號(hào)，標(biāo)志脈沖通常用來指示機(jī)械位置或?qū)Ψe累量清零。

光電編碼器原理光電編碼器原理光電編碼器原理一編碼器分類及各自特點(diǎn)二編碼器技術(shù)規(guī)格三目錄編碼器選型與安裝應(yīng)用三一般來說，根據(jù)光電編碼器產(chǎn)生脈沖的方式不同，可以分為增量式和絕對(duì)式；按編碼器運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方式來分，可以分為旋轉(zhuǎn)式和直線式；按輸出信號(hào)的不同，可以分為模擬量編碼器和數(shù)字編碼器。編碼器分類及各自特點(diǎn)編碼器分類及各自特點(diǎn)編碼器分類及各自特點(diǎn)編碼器分類及各自特點(diǎn)省線式編碼器編碼器分類及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器絕對(duì)值編碼器光碼盤上有許多道由里至外的刻線碼道，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排。這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過n個(gè)光柵讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方變化的唯一的二進(jìn)制編碼（格雷碼?。?，這就稱為n位絕對(duì)值編碼器。絕對(duì)值編碼器由機(jī)械位置決定每個(gè)位置的唯一性，每個(gè)位置的編碼是唯一且絕對(duì)的，所以稱為絕對(duì)值編碼器。它不受停電、干擾的影響。它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就可以去讀取它的值。這樣，編碼器的抗干擾性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，顯然，碼道越多，分辨率就越高，對(duì)于一個(gè)具有N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。編碼器分類及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器碼制與碼盤絕對(duì)式光電編碼器的碼盤按照其所用的碼制可以分為二進(jìn)制碼碼盤、循環(huán)碼（格雷碼）碼盤、十進(jìn)制碼碼盤、六十進(jìn)制碼（度、分、秒進(jìn)制）碼盤等。4位二元碼盤（二進(jìn)制、格雷碼）。圖中黑、白色分別表示透光、不透光區(qū)域。編碼器分類及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器（a)圖示是一個(gè)4位二進(jìn)制碼盤，它的最里圈碼道為第1碼道，半圈透光半圈不透光，對(duì)應(yīng)于最高位C1，最外圈為第n碼道，共分成2的n次方個(gè)亮暗間隔，對(duì)應(yīng)于最低位Cn。n位二元碼盤最小分辨率為：碼盤轉(zhuǎn)角α（單位：°）與轉(zhuǎn)換出的二進(jìn)制數(shù)碼C1、C2…Cn及十進(jìn)制數(shù)N的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：編碼器分類及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器4位循環(huán)碼盤，它與二進(jìn)制碼盤相同的是，碼道數(shù)也等于數(shù)碼位數(shù)，因此最小分辨率也是按公式θ＝360°/2n求得.最內(nèi)圈也是半圈透光半圈不透光，對(duì)應(yīng)R1位，最外圈是第n碼道，對(duì)應(yīng)Rn位。與二進(jìn)制碼盤不同的是：其第2碼道也是一半透光一半不透光，第i碼道分為2的i-1次方個(gè)黑白間隔，第i碼道的黑白分界線與第i-1碼道的黑白分界線錯(cuò)開360°/2i。循環(huán)碼盤轉(zhuǎn)到相鄰區(qū)域時(shí)，編碼中只有一位發(fā)生變化。編碼器分類及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器十進(jìn)制數(shù)自然二進(jìn)制數(shù)格雷碼十進(jìn)制數(shù)自然二進(jìn)制數(shù)格雷碼000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000

一種自然二進(jìn)制碼與格雷碼的對(duì)照表編碼器分類及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)值編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測量光碼盤各碼道刻線，以獲取唯一的一組編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過360°時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對(duì)編碼唯一的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)360°以內(nèi)的測量，稱為單圈絕對(duì)值編碼器.絕對(duì)值多圈有機(jī)械齒輪組絕對(duì)計(jì)圈與電子增量計(jì)圈等多種（還有其他計(jì)圈方式，但不多見）。內(nèi)部機(jī)械齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)絕對(duì)計(jì)圈，不僅每圈位置是絕對(duì)的，而且圈數(shù)也是絕對(duì)值的，稱為絕對(duì)值真多圈。類似于鐘表，有了60min,內(nèi)部齒輪計(jì)一個(gè)位置，就是1點(diǎn)鐘，這樣就可以有12h×60min的量程。但是這樣的話，圈數(shù)就有個(gè)范圍（12h），例如現(xiàn)在多圈絕對(duì)值編碼器較多的4096圈和65536圈兩種。電子增量計(jì)圈，通過電池記憶圈數(shù)，實(shí)際上是單圈絕對(duì)，多圈增量，其好處是省掉了一組機(jī)械齒輪，經(jīng)濟(jì)、體積小且沒有圈數(shù)限制，似乎也不錯(cuò)，但是它畢竟是多圈增量的，不能算真正意義上的絕對(duì)值。什么是真正意義上的絕對(duì)值？就是不依賴于前次歷史的直接讀數(shù)。電子增量計(jì)圈在停電后，由于電池低功耗的要求，移動(dòng)的速度與范圍其實(shí)是有限制的，另外加上電池的原因，可靠性方面還是有疑問的，例如高速中的漏圈、干擾中的錯(cuò)圈、正好在12鐘位置的抖動(dòng)錯(cuò)圈、電池失效錯(cuò)圈。尤其是如果計(jì)圈失誤，反而無法找到原來的絕對(duì)位置。編碼器分類及各自特點(diǎn)正余弦編碼器編碼器分類及各自特點(diǎn)旋轉(zhuǎn)變壓器編碼器分類及各自特點(diǎn)編碼器信號(hào)輸出形式增量式光電編碼器的信號(hào)輸出形式有：集電極開路輸出（OpenCollector）、電壓輸出（VoltageOutput）、線驅(qū)動(dòng)輸出（LineDriver）、互補(bǔ)型輸出（ComplementallyOutput）和推挽式輸出（TotemPole）。編碼器分類及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器絕對(duì)值編碼器信號(hào)輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出幾種編碼器分類及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器絕對(duì)值編碼器信號(hào)輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出幾種編碼器分類及各自特點(diǎn)編碼器分類及各自特點(diǎn)編碼器分類及各自特點(diǎn)光電編碼器原理一編碼器分類及各自特點(diǎn)二編碼器技術(shù)規(guī)格三目錄編碼器選型與安裝應(yīng)用三在增量式光電編碼器的使用過程中，對(duì)于其技術(shù)規(guī)格通常會(huì)提出不同的要求，其中最關(guān)鍵的就是它的分辨率、精度、輸出信號(hào)的穩(wěn)定性、響應(yīng)頻率、信號(hào)輸出形式。編碼器技術(shù)規(guī)格許多品牌伺服電機(jī)采用17位編碼器，標(biāo)稱分辨率可達(dá)17位，即131072脈沖/轉(zhuǎn)，有的甚至采用20位編碼器，標(biāo)稱分辨率達(dá)到1048576脈沖/轉(zhuǎn)。實(shí)際上，17位編碼器采用的是2048線/圈（有的甚至只有512線/圈）的碼盤，通過64倍電子鎖相環(huán)分頻，獲得131072脈沖/轉(zhuǎn)的名義分頻率。以目前電子技術(shù)，理論上可以實(shí)現(xiàn)無限細(xì)分，但只有碼盤光柵數(shù)目才代表了編碼器真正的絕對(duì)物理分辨能力，也就是說，17位光電編碼盤（只有2048線）的絕對(duì)物理定位精度仍遜色于2500線的光電編碼盤。編碼器技術(shù)規(guī)格編碼器技術(shù)規(guī)格編碼器技術(shù)規(guī)格編碼器的開關(guān)頻率光電編碼器原理一編碼器分類及各自特點(diǎn)二編碼器技術(shù)規(guī)格三目錄編碼器選型---方法與技巧三編碼器選型---方法與技巧編碼器選型---方法與技巧編碼器選型---方法與技