增量式編碼器工作原理超詳細(xì)圖解文章來(lái)源：http://www./ 發(fā)布時(shí)間：2019/04/12 點(diǎn)擊數(shù)：3123 旋轉(zhuǎn)編碼器是由光柵盤（又叫分度碼盤）和光電檢測(cè)裝置（又叫接收器）組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光柵盤與電機(jī)同軸，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，發(fā)光二極管垂直照射光柵盤，把光柵盤圖像投射到由光敏元件構(gòu)成的光電檢測(cè)裝置（接收器）上，光柵盤轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的光變化經(jīng)轉(zhuǎn)換后以相應(yīng)的脈沖信號(hào)的變化輸出。
編碼器以信號(hào)原理來(lái)分，有增量式編碼器（SPC）和絕對(duì)式編碼器（APC），顧名思義，絕對(duì)式編碼器可以記錄編碼器在一個(gè)絕對(duì)坐標(biāo)系上的位置，而增量式編碼器可以輸出編碼器從預(yù)定義的起始位置發(fā)生的增量變化。增量式編碼器需要使用額外的電子設(shè)備（通常是PLC、計(jì)數(shù)器或變頻器）以進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，并將脈沖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為速度或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，而絕對(duì)式編碼器可產(chǎn)生能夠識(shí)別絕對(duì)位置的數(shù)字信號(hào)。綜上所述，增量式編碼器通常更適用于低性能的簡(jiǎn)單應(yīng)用，而絕對(duì)式編碼器則是更為復(fù)雜的關(guān)鍵應(yīng)用的最佳選擇--這些應(yīng)用具有更高的速度和位置控制要求。輸出類型取決于具體應(yīng)用。 1、增量式旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)兩個(gè)光敏接收管來(lái)轉(zhuǎn)化角度碼盤的時(shí)序和相位關(guān)系，得到角度碼盤角度位移量的增加（正方向）或減少（負(fù)方向）。 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理如下圖所示。 
當(dāng)角度碼盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可知輸出波形圖中的S0：S1：S2比值與實(shí)際圖的S0：S1：S2比值相同，同理，當(dāng)角度碼盤變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出波形圖中的S0：S1：S2比值與實(shí)際圖的S0：S1：S2比值仍相同。 通過(guò)輸出波形圖可知每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的時(shí)序?yàn)椋?br> 
如果光柵格S0等于S1時(shí)，也就是S0和S1弧度夾角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度碼盤運(yùn)動(dòng)位移角度為S0弧度夾角的1/2，再除以所用的時(shí)間，就得到此次角度碼盤運(yùn)動(dòng)的角速度。 S0等于S1時(shí)，且S2等于S0的1/2時(shí)，1/4個(gè)運(yùn)動(dòng)周期就可以得到運(yùn)動(dòng)方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1個(gè)運(yùn)動(dòng)周期才可以得到運(yùn)動(dòng)方向位和位移角度了。 我們常用的鼠標(biāo)的滾輪也是這個(gè)原理。 實(shí)際使用的增量式編碼器輸出三組方波脈沖A、B和Z（有的叫C相）相。A、B兩組脈沖相位差90o，可以判斷出旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度。而Z相脈沖又叫做零位脈沖（有時(shí)也叫索引脈沖），為每轉(zhuǎn)一周輸出一個(gè)脈沖，Z相脈沖代表零位參考位，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位，專門用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位，如下圖所示。 
增量型編碼器精度取決于機(jī)械和電氣的因素，這些因素有：光柵分度誤差、光盤偏心、軸承偏心、電子讀數(shù)裝置引入的誤差以及光學(xué)部分的不精確性，誤差存在于任何編碼器中。 編碼器的信號(hào)輸出有正弦波（電流或電壓）、方波（TTL、HTL）等多種形式。并且都可以用差分驅(qū)動(dòng)方式，含有對(duì)稱的A+/A-、B+/B-、Z+/Z-三相信號(hào)，由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接，電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0，信號(hào)穩(wěn)定衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離，例如：對(duì)于TTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)150米。對(duì)于HTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)300米。 
1）單通道增量式編碼器內(nèi)部只有一對(duì)光電耦合器，只能產(chǎn)生一個(gè)脈沖序列。 2）AB相編碼器內(nèi)部有兩對(duì)光電耦合器，輸出相位差為90°的兩組脈沖序列。正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)兩路脈沖的超前、滯后關(guān)系剛好相反。由下圖可知，在B相脈沖的上升沿，正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)A相脈沖的電平高低剛好相反，因此使用AB相編碼器，PLC可以很容易地識(shí)別出轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方向。 需要增加測(cè)量的精度時(shí)，可以采用4倍頻方式，即分別在A、B相波形的上升沿和下降沿計(jì)數(shù)，分辨率可以提高4倍，但是被測(cè)信號(hào)的最高頻率相應(yīng)降低。 3）三通道增量式編碼器內(nèi)部除了有雙通道增量式編碼器的兩對(duì)光電耦合器外，在脈沖碼盤的另外一個(gè)通道有1個(gè)透光段，每轉(zhuǎn)1圈，輸出1個(gè)脈沖，該脈沖稱為Z相零位脈沖，用做系統(tǒng)清零信號(hào)，或坐標(biāo)的原點(diǎn)，以減少測(cè)量的積累誤差。 3、編碼器的選型 首先根據(jù)測(cè)量要求選擇編碼器的類型，增量式編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)等于它的光柵的線數(shù)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)速測(cè)量或定位的度要求，和編碼器的轉(zhuǎn)速，來(lái)確定編碼器的線數(shù)。編碼器安裝在電動(dòng)機(jī)軸上，或安裝在減速后的某個(gè)轉(zhuǎn)軸上，編碼器的轉(zhuǎn)速有很大的區(qū)別。還應(yīng)考慮它發(fā)出的脈沖的最高頻率是否在PLC的高速計(jì)數(shù)器允許的范圍內(nèi)。更多關(guān)于增量式編碼器工作原理圖解，點(diǎn)擊增量式編碼器工作原理了解更多。 |
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