亨氏樂編碼器HENGSTLER58/0360E的工作原理

旋轉(zhuǎn)編碼器是集光機(jī)電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器軸帶動(dòng)光柵盤旋轉(zhuǎn)時(shí),，經(jīng)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(chǎn)生初始信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)后繼電路處理后,，輸出脈沖或代碼信號(hào),。其特點(diǎn)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(zhǎng)等特點(diǎn)。

1,、增量式編碼器

        增量式編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí),，有相應(yīng)的相位輸出。其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減,，需借助后部的判向電路和計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn),。其計(jì)數(shù)起點(diǎn)可任意設(shè)定，并可實(shí)現(xiàn)多圈的無限累加和測(cè)量,。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖的Z信號(hào),，作為參考機(jī)械零位。當(dāng)脈沖已固定,，而需要提高分辨率時(shí),，可利用帶90度相位差A(yù)，B的兩路信號(hào),，對(duì)原脈沖數(shù)進(jìn)行倍頻,。

2、值編碼器

        值編碼器軸旋轉(zhuǎn)器時(shí),，有與位置一一對(duì)應(yīng)的代碼（二進(jìn)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(gè)零位代碼，當(dāng)停電或關(guān)機(jī)后再開機(jī)重新測(cè)量時(shí)，仍可準(zhǔn)確地讀出停電或關(guān)機(jī)位置地代碼,，并準(zhǔn)確地找到零位代碼,。一般情況下值編碼器的測(cè)量范圍為0～360度，但特殊型號(hào)也可實(shí)現(xiàn)多圈測(cè)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(hào)是正弦波模擬量信號(hào),，而不是數(shù)字量信號(hào),。它的出現(xiàn)主要是為了滿足電氣領(lǐng)域的需要－用作電動(dòng)機(jī)的反饋檢測(cè)元件。在與其它系統(tǒng)相比的基礎(chǔ)上,，人們需要提高動(dòng)態(tài)特性時(shí)可以采用這種編碼器,。

        為了保證良好的電機(jī)控制性能，編碼器的反饋信號(hào)必須能夠提供大量的脈沖,，尤其是在轉(zhuǎn)速很低的時(shí)候,，采用傳統(tǒng)的增量式編碼器產(chǎn)生大量的脈沖，從許多方面來看都有問題,，當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)（6000rpm）時(shí),，傳輸和處理數(shù)字信號(hào)是困難的。在這種情況下,，處理給伺服電機(jī)的信號(hào)所需帶寬（例如編碼器每轉(zhuǎn)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(hào)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(hào)的內(nèi)插法,，它為旋轉(zhuǎn)角度提供了計(jì)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(zhuǎn)1024個(gè)正弦波編碼器中，獲得每轉(zhuǎn)超過1000,，000個(gè)脈沖,。接受此信號(hào)所需的帶寬只要稍許大于100KHz即已足夠。內(nèi)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(hào)

1、信號(hào)序列

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

        當(dāng)主軸以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，按下圖輸出脈沖，A通道信號(hào)位于B通道之前,；當(dāng)主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),，A通道信號(hào)則位于B通道之后。從而由此判斷主軸是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn),。

正弦輸出編碼器輸出的差分信號(hào)如下圖所示：

2,、零位信號(hào)

        編碼器每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)一個(gè)脈沖，稱之為零位脈沖或標(biāo)識(shí)脈沖,，零位脈沖用于決定零位置或標(biāo)識(shí)位置,。要準(zhǔn)確測(cè)量零位脈沖，不論旋轉(zhuǎn)方向,，零位脈沖均被作為兩個(gè)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(zhǎng)度的一半,。

3,、預(yù)警信號(hào)

        有的編碼器還有報(bào)警信號(hào)輸出，可以對(duì)電源故障,，發(fā)光二極管故障進(jìn)行報(bào)警,，以便用戶及時(shí)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(gè)NPN型晶體管和一個(gè)上拉電阻組成，因此當(dāng)晶體管處于靜態(tài)時(shí),，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(shí),，晶體管飽和，輸出轉(zhuǎn)為0VDC的低電平,，反之由零跳向正電壓,。

        隨著電纜長(zhǎng)度、傳遞的脈沖頻率,、及負(fù)載的增加,，這種線路形式所受的影響隨之增加。因此要達(dá)到理想的使用效果,，應(yīng)該對(duì)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(hào),。

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(shí)上,，NPN電壓輸出線路的主要局限性是因?yàn)樗鼈兪褂昧穗娮?，在晶體管關(guān)閉時(shí)表現(xiàn)出比晶體管高得多的阻抗，為克服些這缺點(diǎn),，在推挽式線路中額外接入了另一個(gè)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(zhǎng)的線路數(shù)據(jù)傳輸，即使是高速率時(shí)也是如此,。信號(hào)飽和的電平仍然保持較低,，但與上述的邏輯相比，有時(shí)較高,。任何情況下推挽式線路也都可應(yīng)用于NPN或PNP線路的接收器,。

4、長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器線路

        當(dāng)運(yùn)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(zhǎng)的距離時(shí),，可采用長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器線路,。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收在兩個(gè)互補(bǔ)的通道中進(jìn)行，所以干擾受到抑制（干擾是由電纜或相鄰設(shè)備引起的）,。