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Wachendorff編碼器編碼器的詳細(xì)工作原理
閱讀：1566 發(fā)布時(shí)間：2017-3-24Wachendorff編碼器編碼器的詳細(xì)工作原理
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編碼器工作原理,的工作原理分析編碼器工作原理 脈沖編碼器:APC 增量脈沖編碼器:SPC 兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測(cè)元件. 旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種,。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有）,，和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖,，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖,，通過這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向,。 增量型編碼器與型編碼器的區(qū)分 編碼器如以信號(hào)原理來分,，有增量型編碼器,型編碼器。 增量型編碼器 (旋轉(zhuǎn)型) 工作原理: 由一個(gè)中心有軸的光電碼盤,，其上有環(huán)形通,、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A,、B,、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度）,，將C,、D信號(hào)反向，疊加在A,、B兩相上,，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位,。 由于A,、B兩相相差90度,，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),，通過零位脈沖,，可獲得編碼器的零位參考位。 編碼器碼盤的材料有玻璃,、金屬,、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線,，其熱穩(wěn)定性好,，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線,，不易碎，但由于金屬有一定的厚度,，精度就有限制,，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的,，其成本低,，但精度、熱穩(wěn)定性,、壽命均要差一些,。 分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度,、或直接稱多少線,，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。 信號(hào)輸出: 信號(hào)輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL,、HTL）,集電極開路（PNP,、NPN）,推拉式多種形式，其中TTL為長(zhǎng)線差分驅(qū)動(dòng)（對(duì)稱A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也稱推拉式,、推挽式輸出,，編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對(duì)應(yīng)。 信號(hào)連接—編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器,、PLC,、計(jì)算機(jī)，PLC和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分,，開關(guān)頻率有低有高,。 如單相聯(lián)接,，用于單方向計(jì)數(shù),，單方向測(cè)速,。 A.B兩相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù),、判斷正反向和測(cè)速,。 A、B,、Z三相聯(lián)接,，用于帶參考位修正的位置測(cè)量。 A,、A-,，B、B-,，Z,、Z-連接，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,，衰減zui小，抗干擾*,，可傳輸較遠(yuǎn)的距離,。 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。編碼器的定義與功能：在數(shù)字系統(tǒng)里,，常常需要將某一信息（輸入）變換為某一特定的代碼（輸出）,。把二進(jìn)制碼按一定的規(guī)律編排，例如8421碼,、格雷碼等,，使每組代碼具有一特定的含義（代表某個(gè)數(shù)字或控制信號(hào)）稱為編碼。具有編碼功能的邏輯電路稱為編碼器,。編碼器有若干個(gè)輸入,，在某一時(shí)刻只有一個(gè)輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制碼。如果一個(gè)編碼器有N個(gè)輸入端和n個(gè)輸出端,，則輸出端與輸入端之間應(yīng)滿足關(guān)系N≤2n,。 例如8線—3線編碼器和10線—4線編碼器分別有8輸入、3位二進(jìn)制碼輸出和10輸入,、4位二進(jìn)制碼輸出,。1.4線—2線編碼器下面分析4輸入、2位二進(jìn)制輸出的編碼器的工作原理,。4線—2線編碼器的功能如表5.2.1所示,。根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出邏輯圖如圖5.2.1所示,。該邏輯電路可以實(shí)現(xiàn)如表5.2.1所示的功能，即當(dāng)I0～I(xiàn)3中某一個(gè)輸入為1,，輸出 Y1Y0即為相對(duì)應(yīng)的代碼,，例如當(dāng)I1為1時(shí)，Y1Y0為01,。這里還有一個(gè)問題請(qǐng)讀者注意,。當(dāng)I0為1，I1～I(xiàn)3都為0和I0～I(xiàn)3均為0時(shí)Y1Y0 都是00,，而這兩種情況在實(shí)際中是必須加以區(qū)分的,，這個(gè)問題留待后面加以解決。當(dāng)然,，編碼器也可以設(shè)計(jì)為低電平有效,。2.鍵盤輸入8421BCD碼編碼器：計(jì)算機(jī)的鍵盤輸入邏輯電路就是由編碼器組成。圖5.2.2是用十個(gè)按鍵和門電路組成的8421碼編碼器,，其功能如表5.2.2所示,， 其中S0～S9代表十個(gè)按鍵，即對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)0～9的輸入鍵,，它們對(duì)應(yīng)的輸出代碼正好是8421BCD碼，同時(shí)也把它們作為邏輯變量,，ABCD 為輸出代碼(A為zui高位),，GS為控制使能標(biāo)志。對(duì)功能表和邏輯電路進(jìn)行分析,，都可得知：①該編碼器為輸入低電平有效,；②在按下S0～S9中任意一個(gè)鍵時(shí),即輸入信號(hào)中有一個(gè)為有效電平時(shí)，GS＝1,，代表有信號(hào)輸入,，而只有S0～S9均為高電平時(shí)GS＝0，代表無信號(hào)輸入,此時(shí)的輸出代碼0000為無效代碼,。由此解決了前面提出的如何區(qū)分兩種情況下輸出都是全0的問題,。綜上所述，對(duì)編碼器歸納為以下幾點(diǎn)：1.編碼器的輸入端子數(shù)N（要進(jìn)行編碼的信息的個(gè)數(shù)）與輸出端子數(shù)n（所得編碼的位數(shù)）之間應(yīng)滿足關(guān)系式N≤2n,。2.編碼器的每個(gè)輸入端都代表一個(gè)二進(jìn)制數(shù),、十進(jìn)制數(shù)或其它信息符號(hào)，而且在N個(gè)輸入端中每次只允許有一個(gè)輸入端輸入信號(hào)（輸入低電平有效或輸入高電平有效）,，輸出為相應(yīng)的二進(jìn)制代碼或二－十進(jìn)制代碼（BCD碼）,。3.正確使用編碼器的控制端，可以用來擴(kuò)展編碼器的功能,。一,、光電編碼器的工作原理光電編碼器,，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用zui多的傳感器,，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成,。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸,，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào),，其原理示意圖如圖1所示,；通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外,，為判斷旋轉(zhuǎn)方向,，碼盤還可提供相位相差90o的兩路脈沖信號(hào)。根據(jù)檢測(cè)原理,，編碼器可分為光學(xué)式,、磁式、感應(yīng)式和電容式,。根據(jù)其刻度方法及信號(hào)輸出形式,，可分為增量式、式以及混合式三種,。（一）增量式編碼器增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A,、B和Z相；A,、B兩組脈沖相位差90o,，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而Z相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖,，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位,。它的優(yōu)點(diǎn)是原理構(gòu)造簡(jiǎn)單，機(jī)械平均壽命可在幾萬小時(shí)以上,，抗干擾能力強(qiáng),，可靠性高，適合于長(zhǎng)距離傳輸,。其缺點(diǎn)是無法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的位置信息,。（二）式編碼器編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道,，每條道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)，在碼盤的一側(cè)是光源,，另一側(cè)對(duì)應(yīng)每一碼道有一光敏元件,；當(dāng)碼盤處于不同位置時(shí)，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號(hào),，形成二進(jìn)制數(shù),。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼,。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。目前國內(nèi)已有16位的編碼器產(chǎn)品,。式編碼器是利用自然二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制（葛萊碼）方式進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的,。式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形,，編碼器可有若干編碼,，根據(jù)讀出碼盤上的編碼，檢測(cè)位置,。編碼的設(shè)計(jì)可采用二進(jìn)制碼,、循環(huán)碼、二進(jìn)制補(bǔ)碼等,。它的特點(diǎn)是：1．可以直接讀出角度坐標(biāo)的值,；