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(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換為一連串?dāng)?shù)字脈沖信號(hào)的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)成的徑向分度盤（碼盤）的旋轉(zhuǎn)為依據(jù)，同時(shí)被一個(gè)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(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的變化，然后將光變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電變化。再使低電平信號(hào)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(gè)波形一樣但相位差為180。的不同信號(hào)進(jìn)行比較，以便

2、提高輸出信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。讀數(shù)是再兩個(gè)信號(hào)的差別基礎(chǔ)上形成的，從而消除了干擾。順時(shí)針運(yùn)動(dòng)逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)ABAB1111011000001001住主*度盤乂）一工相信號(hào)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(gè)通道給出與轉(zhuǎn)速相關(guān)的信息，與此同時(shí)，通過兩個(gè)通道信號(hào)進(jìn)行順序?qū)Ρ?，得到旋轉(zhuǎn)方向的信息。還有一個(gè)特殊信號(hào)稱為Z或零通道，該通道給出編碼器的絕對(duì)零位，此信號(hào)是一個(gè)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(jī)械和電氣兩種因素，這些因素

3、S2S2fIIIIS2逆時(shí)炒AooB暨時(shí)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(xué)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(jī)械角度相當(dāng)于電氣上的T最寸神順時(shí)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(jī)械軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸的轉(zhuǎn)動(dòng)必須是一個(gè)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(gè)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(dāng)于額定值偏移土7%,至于相位差90（電氣上）的兩個(gè)通道的

4、最大偏差為土35電氣度數(shù)相當(dāng)于額定值偏移士10%左右。UVWUVW信號(hào)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(hào)集成在一起的增量型編碼器。與號(hào)一般出現(xiàn)在交流伺Eltra編碼器中，這些UVW信號(hào)是用信號(hào)集成的增量型編碼器就是實(shí)例，它通常應(yīng)用于交流伺服電機(jī)的反饋。這些磁極信120。為了便于電機(jī)啟動(dòng)，控制電動(dòng)機(jī)用的啟服電機(jī)中，UVW信號(hào)一般是通過模擬磁性原件的功能而設(shè)計(jì)的。在光學(xué)方法產(chǎn)生，并以三個(gè)方波的形式出現(xiàn)，它們彼此偏移動(dòng)器需要這些正確的信號(hào)。這些UVW磁極脈沖可在機(jī)械軸旋轉(zhuǎn)中重復(fù)許多次，因?yàn)樗鼈冎苯尤Q于所連接的電機(jī)磁極數(shù)，并且用于4、6或更多極電機(jī)的UVW信號(hào)。增量編

5、碼器與單片機(jī)的接口:用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的具體方法：將A信號(hào)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(hào)作為方向信號(hào)連接至某一輸入端口(P3.0),這樣在信號(hào)A的上升沿和與下降沿都會(huì)產(chǎn)生中斷。由于在不同轉(zhuǎn)向時(shí)，信號(hào)A的下降沿所對(duì)應(yīng)的方向信號(hào)電平正好相反，單片機(jī)在中斷服務(wù)程序中先檢測B信號(hào)的狀態(tài)，根據(jù)不同的態(tài)進(jìn)行不同的處理(計(jì)數(shù)值增加還是減小)，這樣能夠有效的防止反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的誤差，從而實(shí)現(xiàn)精確計(jì)數(shù)，相應(yīng)的C程序段如下：sbitDIR=P3.0;intcnt;計(jì)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?qū)崿F(xiàn)精確計(jì)數(shù)，但需要占用兩個(gè)外部中斷源，在一些應(yīng)用中受到限制。目前的新型單片機(jī)都具有增強(qiáng)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(shí)現(xiàn)編碼器的接口。一個(gè)可編程計(jì)數(shù)器陣列模塊PCA,有一個(gè)專用的計(jì)數(shù)器和5個(gè)工作通道所組成。5個(gè)通道可以工作于4種方式之一：軟件定時(shí)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(shí)產(chǎn)生中斷請求。利用這個(gè)功能可以很容易的實(shí)現(xiàn)編碼器的信號(hào)檢測與處理。為了消除反轉(zhuǎn)誤差，同時(shí)也增加了分

7、辨率，將PCA設(shè)置成上升沿和下降沿捕捉方式。在PCA中斷服務(wù)程序中，首先檢測信號(hào)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(hào)B都有兩種可能(正傳和反轉(zhuǎn))。因此像前面一樣，還需要再根據(jù)不同的情況進(jìn)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(jì)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(diǎn)累計(jì)誤差，抗干擾較差，接收設(shè)備的停機(jī)需斷

8、電記憶，開機(jī)應(yīng)找零或參考位等問題，這些問題如選用絕對(duì)型編碼器可以解決。一、問：增量旋轉(zhuǎn)編碼器選型有哪些注意事項(xiàng)？應(yīng)注意三方面的參數(shù)：1.機(jī)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(hù)等級(jí)是否滿足要求。2 .分辨率，即編碼器工作時(shí)每圈輸出的脈沖數(shù)，是否滿足設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)器輸出。其輸出方式應(yīng)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(zhuǎn)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(jì)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(hào)輸出（差分有六路信號(hào)）：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(gè)Z脈沖，可作為參考機(jī)械零位。一般利用A超前B或B超前A進(jìn)行判向，我公司增量型編碼器定義為軸端看編碼器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)，A超前B為90。，反之逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)B超前A為90。3,使用PLC采集數(shù)據(jù)，可選用高速計(jì)數(shù)模塊；使用工控機(jī)采集數(shù)據(jù)，可選用高速計(jì)數(shù)板卡；使用單片機(jī)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(diǎn)零位脈沖。5,在電子裝置中設(shè)立計(jì)數(shù)棧。三、從增量式編碼器到絕對(duì)式編碼器旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸