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TR帝爾編碼器的詳細(xì)工作原理

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編碼器工作原理

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(lái)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(guò)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。

增量型編碼器與絕對(duì)型編碼器的區(qū)分

編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分,，有增量型編碼器,絕對(duì)型編碼器,。

增量型編碼器 (旋轉(zhuǎn)型)

TR帝爾編碼器的詳細(xì)工作原理工作原理:

由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán)，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(guò)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(guò)零位脈沖,，可獲得編碼器的零位參考位,。

編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬,、塑料,，玻璃碼盤(pán)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(pán)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(pán)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(kāi)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(kāi)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，衰減最小,，抗干擾佳,，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(huà)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(wèn)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(wèn)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(pán)輸入8421BCD碼編碼器：

計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)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(mén)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為最高位),，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(wú)信號(hào)輸入,此時(shí)的輸出代碼0000為無(wú)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(wèn)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(lái)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(guò)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)用最多的傳感器,，光電編碼器是由光柵盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤(pán)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,。由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸,，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤(pán)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(guò)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(pán)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,、絕對(duì)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(wàn)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(wú)法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)位置信息,。

（二）絕對(duì)式編碼器

絕對(duì)編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤(pán)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(pán)上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù),，在碼盤(pán)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(pán)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(pán)必須有N條碼道,。目前國(guó)內(nèi)已有16位的絕對(duì)編碼器產(chǎn)品,。

絕對(duì)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。絕對(duì)式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤(pán)上透光,、不透光的線條圖形,，絕對(duì)編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤(pán)上的編碼,，檢測(cè)絕對(duì)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)的絕對(duì)值；

2．沒(méi)有累積誤差,；

3．電源切除后位置信息不會(huì)丟失,。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數(shù)來(lái)決定的，也就是說(shuō)精度取決于位數(shù),，目前有10位,、14位等多種。

（三）混合式絕對(duì)值編碼器

混合式絕對(duì)值編碼器,，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測(cè)磁極位置,，帶有絕對(duì)信息功能；另一組則*同增量式編碼器的輸出信息,。

光電編碼器是一種角度（角速度）檢測(cè)裝置,，它將輸入給軸的角度量，利用光電轉(zhuǎn)換原理 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量,，具有體積小,，精度高，工作可靠,接口數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn),。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床,、回轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服傳動(dòng),、機(jī)器人,、雷達(dá)、軍事目標(biāo)測(cè)定等需要檢測(cè)角度的裝置和設(shè)備中,。

二,、光電編碼器的應(yīng)用電路

（一）EPC－755A光電編碼器的應(yīng)用

EPC－755A光電編碼器具備良好的使用性能，在角度測(cè)量,、位移測(cè)量時(shí)抗干擾能力很強(qiáng),，并具有穩(wěn)定可靠的輸出脈沖信號(hào)，且該脈沖信號(hào)經(jīng)計(jì)數(shù)后可得到被測(cè)量的數(shù)字信號(hào),。因此,，我們?cè)谘兄破囻{駛模擬器時(shí)，對(duì)方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)角度的測(cè)量選用EPC－755A光電編碼器作為傳感器,，其輸出電路選用集電極開(kāi)路型,，輸出分辨率選用360個(gè)脈沖/圈，考慮到汽車方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)是雙向的,，既可順時(shí)針旋轉(zhuǎn),，也可逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，需要對(duì)編碼器的輸出信號(hào)鑒相后才能計(jì)數(shù),。圖2給出了光電編碼器實(shí)際使用的鑒相與雙向計(jì)數(shù)電路,，鑒相電路用1個(gè)D觸發(fā)器和2個(gè)與非門(mén)組成，計(jì)數(shù)電路用3片74LS193組成編碼器有什么作用

TR帝爾編碼器的詳細(xì)工作原理編碼器用于測(cè)量速度,，位置,，速度或角度等物理量。它是把機(jī)械位移量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的傳感器,，分為增量型和絕對(duì)值兩種,。增量型編碼器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，利用脈沖數(shù)可測(cè)量速度,，長(zhǎng)度或位置,。對(duì)于絕對(duì)性編碼器，每一個(gè)位置對(duì)于一個(gè)位移的數(shù)字量數(shù)值,。編碼器內(nèi)部有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)（碼盤(pán)）,，帶有若干個(gè)透明和不透明的窗口,，用光電接收器收集斷續(xù)的光束，這樣,，就把光脈沖轉(zhuǎn)換成了電脈沖,，然后由電子輸出線路進(jìn)行處理并輸出。