增量式編碼器

1、增量編碼器概述工作原理：增量編碼器是一種將旋轉位移轉換為一連串數(shù)字脈沖信號的旋轉式傳感器。這些脈沖用來控制角位移。在Eltra編碼器中角位移的轉換采用了光電掃描原理。讀數(shù)系統(tǒng)以由交替的透光窗口和不透光窗口構成的徑向分度盤（碼盤）的旋轉為依據(jù)，同時被一個紅外光源垂直照射，光把碼盤的圖像投射到接收器表面上。接收器覆蓋著一層衍射光柵，它具有和碼盤相同的窗口寬度。接收器的工作是感受光盤轉動所產(chǎn)生的變化，然后將光變化轉換成相應的電變化。再使低電平信號上升到較高電平，并產(chǎn)生沒有任何干擾的方形脈沖，這就必須用電子電路來處理。讀數(shù)系統(tǒng)通常采用差分方式，即將兩個波形一樣但相位差為180。的不同信號進行比較，以便

2、提高輸出信號的質量和穩(wěn)定性。讀數(shù)是再兩個信號的差別基礎上形成的，從而消除了干擾。順時針運動逆時針運動ABAB1111011000001001住主*度盤乂）一工相信號博陳LTLrLrLrLTLrLrLrLr-LTiTLjriJTJrirLTirn圖31電褊碼卷工作原理圖及輸出波尼增量編碼器給出兩相方增量編碼器波，它們的相位差90,通常稱為A通道和B通道。其中一個通道給出與轉速相關的信息，與此同時，通過兩個通道信號進行順序對比，得到旋轉方向的信息。還有一個特殊信號稱為Z或零通道，該通道給出編碼器的絕對零位，此信號是一個方波與A通道方波的中心線重合。增量型編碼器精度取決于機械和電氣兩種因素，這些因素

3、S2S2fIIIIS2逆時炒AooB暨時鐘sollL.so/有：光柵分度誤差、光盤偏心、軸承偏心、電子讀數(shù)裝置引入的誤差以及光學部分的不精確性。確定編碼器精度的測量單位是電整的周期。要知道多少機械角度相當于電氣上的T最寸神順時鐘氣上的度數(shù)，編碼器精度決定了編碼器產(chǎn)生的脈沖分度。以下用3600電氣度數(shù)來表示機械軸的轉動，而軸的轉動必須是一個完360度，可以用編碼器分度誤差是以電氣角度為單位的兩個連續(xù)脈沖波的最大偏移來表示。誤差存在于任何編碼器中，這是由前述各因素引起的。Eltra編碼器的最大誤差為土25電氣角度（在已聲明的任何條件下），相當于額定值偏移土7%,至于相位差90（電氣上）的兩個通道的

4、最大偏差為土35電氣度數(shù)相當于額定值偏移士10%左右。UVWUVW信號增量型編碼器除了上述傳統(tǒng)的編碼器外，還有一些是與其它的電氣輸出信號集成在一起的增量型編碼器。與號一般出現(xiàn)在交流伺Eltra編碼器中，這些UVW信號是用信號集成的增量型編碼器就是實例，它通常應用于交流伺服電機的反饋。這些磁極信120。為了便于電機啟動，控制電動機用的啟服電機中，UVW信號一般是通過模擬磁性原件的功能而設計的。在光學方法產(chǎn)生，并以三個方波的形式出現(xiàn)，它們彼此偏移動器需要這些正確的信號。這些UVW磁極脈沖可在機械軸旋轉中重復許多次，因為它們直接取決于所連接的電機磁極數(shù)，并且用于4、6或更多極電機的UVW信號。增量編

5、碼器與單片機的接口:用51單片機實現(xiàn)的具體方法：將A信號連接至外部中斷INT0,再將其反向后連接至外部中斷INT1,將B信號作為方向信號連接至某一輸入端口(P3.0),這樣在信號A的上升沿和與下降沿都會產(chǎn)生中斷。由于在不同轉向時，信號A的下降沿所對應的方向信號電平正好相反，單片機在中斷服務程序中先檢測B信號的狀態(tài)，根據(jù)不同的態(tài)進行不同的處理(計數(shù)值增加還是減小)，這樣能夠有效的防止反轉產(chǎn)生的誤差，從而實現(xiàn)精確計數(shù)，相應的C程序段如下：sbitDIR=P3.0;intcnt;計數(shù)器數(shù)值變量voidInt0ISR(void)interrupt0using1if(DIR)cnt+;elsecnt-;

6、voidInt1ISR(void)interrupt2using2if(DIR)cnt-;elsecnt+;上述方法雖然能夠實現(xiàn)精確計數(shù)，但需要占用兩個外部中斷源，在一些應用中受到限制。目前的新型單片機都具有增強的功能，如輸入捕捉，輸入比較等；利用輸入捕捉功能能夠更容易的實現(xiàn)編碼器的接口。一個可編程計數(shù)器陣列模塊PCA,有一個專用的計數(shù)器和5個工作通道所組成。5個通道可以工作于4種方式之一：軟件定時器方式，輸入捕捉方式，輸出比較方式和PWM方式。輸入捕捉方式可以在脈沖的上升沿或者下降沿捕捉，并同時產(chǎn)生中斷請求。利用這個功能可以很容易的實現(xiàn)編碼器的信號檢測與處理。為了消除反轉誤差，同時也增加了分

7、辨率，將PCA設置成上升沿和下降沿捕捉方式。在PCA中斷服務程序中，首先檢測信號A的狀態(tài)，以判別其是上升沿中斷還是下降沿中斷。無論是上升沿還是下降沿，信號B都有兩種可能(正傳和反轉)。因此像前面一樣，還需要再根據(jù)不同的情況進行相反的處理。具體的C程序如下：采用PCA通道4sbitDIR=P3.0;sbitPLS=P1.6;/PCA輸入通道4intcnt;計數(shù)器數(shù)值變量voidPcaISR(void)interrupt6using2if(PLS)if(DIR)cnt-;elsecnt+;Elseif(DIR)cnt+;elsecnt-;增量型編碼器存在零點累計誤差，抗干擾較差，接收設備的停機需斷

8、電記憶，開機應找零或參考位等問題，這些問題如選用絕對型編碼器可以解決。一、問：增量旋轉編碼器選型有哪些注意事項？應注意三方面的參數(shù)：1.機械安裝尺寸，包括定位止口，軸徑，安裝孔位；電纜出線方式；安裝空間體積；工作環(huán)境防護等級是否滿足要求。2 .分辨率，即編碼器工作時每圈輸出的脈沖數(shù)，是否滿足設計使用精度要求。3 .電氣接口，編碼器輸出方式常見有推拉輸出(F型HTL格式)，電壓輸出(E),集電極開路(C,常見C為NPN管輸出，C2為PNP型管輸出)，長線驅動器輸出。其輸出方式應和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。二、問：請教如何使用增量編碼器？1,增量型旋轉編碼器有分辨率的差異，使用每圈產(chǎn)生的脈沖數(shù)來

9、計量，數(shù)目從6至IJ5400或更高,脈沖數(shù)越多，分辨率越高；這是選型的重要依據(jù)之一。2,增量型編碼器通常有三路信號輸出（差分有六路信號）：A,B和Z,一般采用TTL電平，A脈沖在前，B脈沖在后，A,B脈沖相差90度，每圈發(fā)出一個Z脈沖，可作為參考機械零位。一般利用A超前B或B超前A進行判向，我公司增量型編碼器定義為軸端看編碼器順時針旋轉為正轉，A超前B為90。，反之逆時針旋轉為反轉B超前A為90。3,使用PLC采集數(shù)據(jù)，可選用高速計數(shù)模塊；使用工控機采集數(shù)據(jù)，可選用高速計數(shù)板卡；使用單片機采集數(shù)據(jù)，建議選用帶光電耦合器的輸入端口。4,建議B脈沖做順向（前向）脈沖，A脈沖做逆向（后向）脈沖，Z原點零位脈沖。5,在電子裝置中設立計數(shù)棧。三、從增量式編碼器到絕對式編碼器旋轉增量式編碼器以轉動時輸