亨氏樂編碼器HENGSTLER58/0360E的工作原理

旋轉編碼器是集光機電技術于一體的速度位移傳感器。當旋轉編碼器軸帶動光柵盤旋轉時,，經發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤狹縫切割成斷續(xù)光線,，并被接收元件接收產生初始信號。該信號經后繼電路處理后,，輸出脈沖或代碼信號,。其特點是體積小，重量輕,，品種多,，功能全，頻響高,，分辨能力高,，力矩小，耗能低,，性能穩(wěn)定,，可靠使用壽命長等特點,。

1,、增量式編碼器

        增量式編碼器軸旋轉時，有相應的相位輸出,。其旋轉方向的判別和脈沖數量的增減,，需借助后部的判向電路和計數器來實現。其計數起點可任意設定,，并可實現多圈的無限累加和測量,。還可以把每轉發(fā)出一個脈沖的Z信號，作為參考機械零位,。當脈沖已固定,，而需要提高分辨率時，可利用帶90度相位差A,，B的兩路信號,，對原脈沖數進行倍頻。

2,、值編碼器

        值編碼器軸旋轉器時,，有與位置一一對應的代碼（二進制,，BCD碼等）輸出，從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置,，而無需判向電路,。它有一個零位代碼，當停電或關機后再開機重新測量時,，仍可準確地讀出停電或關機位置地代碼,，并準確地找到零位代碼。一般情況下值編碼器的測量范圍為0～360度,，但特殊型號也可實現多圈測量,。

3、正弦波編碼器

        正弦波編碼器也屬于增量式編碼器,，主要的區(qū)別在于輸出信號是正弦波模擬量信號,，而不是數字量信號。它的出現主要是為了滿足電氣領域的需要－用作電動機的反饋檢測元件,。在與其它系統(tǒng)相比的基礎上,，人們需要提高動態(tài)特性時可以采用這種編碼器。

        為了保證良好的電機控制性能,，編碼器的反饋信號必須能夠提供大量的脈沖,，尤其是在轉速很低的時候，采用傳統(tǒng)的增量式編碼器產生大量的脈沖,，從許多方面來看都有問題,，當電機高速旋轉（6000rpm）時，傳輸和處理數字信號是困難的,。在這種情況下,，處理給伺服電機的信號所需帶寬（例如編碼器每轉脈沖為10000）將很容易地超過MHz門限；而另一方面采用模擬信號大大減少了上述麻煩,，并有能力模擬編碼器的大量脈沖,。這要感謝正弦和余弦信號的內插法，它為旋轉角度提供了計算方法,。這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加,，例如可從每轉1024個正弦波編碼器中，獲得每轉超過1000,，000個脈沖,。接受此信號所需的帶寬只要稍許大于100KHz即已足夠。內插倍頻需由二次系統(tǒng)完成,。

亨氏樂編碼器HENGSTLER58/0360E的工作原理

二,、輸出信號

1、信號序列

        一般編碼器輸出信號除A、B兩相（A,、B兩通道的信號序列相位差為90度）外,，每轉一圈還輸出一個零位脈沖Z。,。

        當主軸以順時針方向旋轉時,，按下圖輸出脈沖，A通道信號位于B通道之前,；當主軸逆時針旋轉時,，A通道信號則位于B通道之后。從而由此判斷主軸是正轉還是反轉,。

正弦輸出編碼器輸出的差分信號如下圖所示：

2,、零位信號

        編碼器每旋轉一周發(fā)一個脈沖，稱之為零位脈沖或標識脈沖,，零位脈沖用于決定零位置或標識位置,。要準確測量零位脈沖，不論旋轉方向,，零位脈沖均被作為兩個通道的高位組合輸出,。由于通道之間的相位差的存在，零位脈沖僅為脈沖長度的一半,。

3,、預警信號

        有的編碼器還有報警信號輸出，可以對電源故障,，發(fā)光二極管故障進行報警,，以便用戶及時更換編碼器。

三,、輸出電路

1,、NPN電壓輸出和NPN集電極開路輸出線路

        此線路僅有一個NPN型晶體管和一個上拉電阻組成，因此當晶體管處于靜態(tài)時,，輸出電壓是電源電壓,，它在電路上類似于TTL邏輯，因而可以與之兼容,。在有輸出時，晶體管飽和,，輸出轉為0VDC的低電平,，反之由零跳向正電壓。

        隨著電纜長度,、傳遞的脈沖頻率,、及負載的增加，這種線路形式所受的影響隨之增加。因此要達到理想的使用效果,，應該對這些影響加以考慮,。集電極開路的線路取消了上拉電阻。這種方式晶體管的集電極與編碼器電源的反饋線是互不相干的,，因而可以獲得與編碼器電壓不同的電流輸出信號,。

2、PNP和PNP集電極開路線路

    該線路與NPN線路是相同,，主要的差別是晶體管,，它是PNP型，其發(fā)射*制接到正電壓,，如果有電阻的話,，電阻是下拉型的，連接到輸出與零伏之間,。

3,、推挽式線路

　　這種線路用于提高線路的性能，使之高于前述各種線路,。事實上,，NPN電壓輸出線路的主要局限性是因為它們使用了電阻，在晶體管關閉時表現出比晶體管高得多的阻抗,，為克服些這缺點,，在推挽式線路中額外接入了另一個晶體管，這樣無論是正方向還是零方向變換,，輸出都是低阻抗,。推挽式線路提高了頻率與特性，有利于更長的線路數據傳輸,，即使是高速率時也是如此,。信號飽和的電平仍然保持較低，但與上述的邏輯相比,，有時較高,。任何情況下推挽式線路也都可應用于NPN或PNP線路的接收器。

4,、長線驅動器線路

        當運行環(huán)境需要隨電氣干擾或編碼器與接收系統(tǒng)之間存在很長的距離時,，可采用長線驅動器線路。數據的發(fā)送和接收在兩個互補的通道中進行,，所以干擾受到抑制（干擾是由電纜或相鄰設備引起的）,。