旋转编码器常识

2017-10-19 07:12分类：电工基础知识阅读：

一、旋转编码器的原理和特征：
旋转编码器是集光机电技能于一体的速度位移传感器。当旋转编码器轴股动光栅回旋改动转时，经发光元件宣告的光被光栅盘狭缝切开成断续光线，并被接纳元件接纳发作初始信号。该信号经后继电路处理后，输出脉冲或代码信号。其特征是体积小，重量轻，种类多，功用全，频响高，分辩才华高，力矩小，耗能低，功用安稳，牢靠运用寿数长等特征。
1、增量式编码器
增量式编码器轴旋转时，有相应的相位输出。其旋转方向的差异和脉冲数量的增减，需凭仗后部的判向电路和计数器来完毕。其计数起点可恣意设定，并可完毕多圈的无限累加和丈量。还能够把每转宣告一个脉冲的Z信号，作为参看机械零位。当脉冲已固定，而需求跋涉分辩率时，可运用带90度相位差A，B的两路信号，对原脉冲数进行倍频。

　
2、必定值编码器
必定值编码器轴旋转器时，有与方位逐个对应的代码（二进制，BCD码等）输出，从代码巨细的改动即可差异正反方向和位移地址的方位，而无需判向电路。它有一个必定零位代码，当停电或关机后再开机从头丈量时，仍可精确地读出停电或关机方位地代码，并精确地找到零位代码。一般状况下必定值编码器的丈量计划为0～360度，但分外类型也可完毕多圈丈量。

3、正弦波编码器
正弦波编码器也归于增量式编码器，首要的差异在于输出信号是正弦波仿照量信号，而不是数字量信号。它的呈现首要是为了满意电气范畴的需求－用作电动机的反响查看元件。在与其它体系比照的根底上，咱们需求跋涉动态特性时能够选用这种编码器。
为了确保超卓的电机操控功用，编码器的反响信号有必要能够供应许多的脉冲，分外是在转速很低的时分，选用传统的增量式编码器发作许多的脉冲，从许多方面来看都有疑问，当电机高速旋转（6000rpm）时，传输和处理数字信号是艰难的。在这种状况下，处理给伺服电机的信号所需带宽（例如编码器每转脉冲为10000）将很简略地逾越MHz门限；而另一方面选用仿照信号大大削减了上述费事，并有才华仿照编码器的许多脉冲。这要谢谢正弦和余弦信号的内插法，它为旋转视点供应了核算办法。这种办法能够取得根柢正弦的高倍添加，例如可从每转1024个正弦波编码器中，取得每转逾越1000，000个脉冲。承受此信号所需的带宽只需稍稍大于100KHz即已满意。内插倍频需由二次体系完毕。
二、输出信号
1、信号序列
一般编码器输出信号除A、B两相（A、B两通道的信号序列相位差为90度）外，每转一圈还输出一个零位脉冲Z。。
当主轴以顺时针方向旋转时，按下图输出脉冲，A通道信号坐落B通道之前；当主轴逆时针旋转时，A通道信号则坐落B通道往后。然后由此差异主轴是正转仍是回转。

正弦输出编码器输出的差分信号如下图所示：

2、零位信号
编码器每旋转一星期发一个脉冲，称之为零位脉冲或标识脉冲，零位脉冲用于抉择零方位或标识方位。要精确丈量零位脉冲，不管旋转方向，零位脉冲均被作为两个通道的高位组合输出。由于通道之间的相位差的存在，零位脉冲仅为脉冲长度的一半。
3、预警信号
有的编码器还有报警信号输出，能够对电源缺陷，发光二极管缺陷进行报警，以便用户及时替换编码器。
三、输出电路
1、NPN电压输出和NPN集电极开路输出线路
　　此线路仅有一个NPN型晶体管和一个上拉电阻构成，因而当晶体管处于静态时，输出电压是电源电压，它在电路上相似于TTL逻辑，因而能够与之兼容。在有输出时，晶体管丰满，输出转为0VDC的低电平，反之由零跳向正电压。
跟着电缆长度、传递的脉冲频率、及负载的添加，这种线路办法所受的影响随之添加。因而要抵达抱负的运用作用，应当对这些影响加以思考。集电极开路的线路吊销了上拉电阻。这种办法晶体管的集电极与编码器电源的反响线是互不相干的，因而能够取得与编码器电压纷歧样的电流输出信号。

2、PNP和PNP集电极开旅程路
该线路与NPN线路是一样，首要的纷歧样是晶体管，它是PNP型，其发射极强行接到正电压，假定有电阻的话，电阻是下拉型的，联接到输出与零伏之间。

3、推挽式线路
　　这种线路用于跋涉线路的功用，使之高于前述各种线路。实习上，NPN电压输出线路的首要绑缚性是由于它们运用了电阻，在晶体管封闭时体现出比晶体管高得多的阻抗，为打败些这缺陷，在推挽式线路中额定接入了另一个晶体管，这么不管是正方向仍是零方向改换，输出都是低阻抗。推挽式线路跋涉了频率与特性，有利于更长的线路数据传输，即使是高速率时也是如此。信号丰满的电平依然坚持较低，但与上述的逻辑比照，有时较高。任何状况下推挽式线路也都可运用于NPN或PNP线路的接纳器。

4、长线驱动器线路
当作业环境需求随电气烦扰或编码器与接纳体系之间存在很长
的间隔时，可选用长线驱动器线路。数据的发送和接纳在两个互补
的通道中进行，所以烦扰遭到按捺（烦扰是由电缆或相邻设备致使的）。这种烦扰可当作“共模烦扰”。此外，总线驱动器的发送和接纳都是以差动办法进行的，或许说互补的发送通道上是电压的差。因而对共模烦扰它不是第三者，这种传送办法在选用DC5V体系时能够为与RS422兼容；在分外芯片时，电源可达DC24V，能够在恶劣的条件（电缆长，烦扰剧烈等）下运用。

5、差动线路
差动线路用在具有正弦长线驱动器的仿照编码器中，这时，央求信号的传送不受烦扰。像长线驱动器线路那样，关于数字信号发作两个相位相差180度的信号。这种线路特意设置了120欧姆的特有线路阻抗，它与接纳器的输入电阻相平衡，而接纳器有必要有持平的负载阻抗。一般，在互补信号之间并联连,120欧姆的终端电阻就抵达了这种意图。