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编码器的工作原理你真的了解吗?

发布时间:2022-06-22 点击数:1454

1.增量编码器的工作原理:


增量式编码器将位移转换成周期性的电信号,然后将这个电信号转换成计数脉冲,脉冲的个数表示位移。


以倒水作为描述,增量编码器就像找一个大小未知的杯子,往里面倒水。当它灌满一次后,就把杯子倒空,然后倒水,最后根据灌满杯子的次数计算距离。


增量式编码器在结构上由连接轴、码盘、光源和输出电路组成。其实编码器基本都是这个结构,这里就不赘述了。


增量式编码器从光电发射器和接收器获得四组正弦波信号,分别组合成A、B、C、D四组。每个正弦波的相位差为90度,四组相位差为360度(即一个周期)。将C、D信号反相叠加在A、B相上,增强信号的稳定性;此外,每转输出一个Z相位脉冲来表示零参考位。


因为A相和B相前后相差90度,所以可以通过比较A相和B相哪个先来判断编码器的正转和反转。


编码器的零参考位可以通过零脉冲获得。距离和角度等参数由零参考位和脉冲数计算。


编码器.jpg


2.绝对式编码器的工作原理


绝对式编码器的码盘上有许多刻线,用来排列编码器上的每个位置。因为每个位置都不一样,如果想知道位移,只需要知道起始位置和终止位置,而不是像增量式编码器那样一直计数。


以倒水为例。绝对式编码器就像找一个带刻度的,比较高的杯子,往里面倒水,最后根据起始刻度和结束刻度计算距离。


从结构上看,绝对式编码器的光码盘上有许多光通道刻线,每条刻线依次排列为2线、4线、8线、16线。这样,在编码器的任意位置,通过读取每条刻线的明暗,可以得到一组唯一的2的0次方到2的n-1次方的二进制码(格雷码),即


这种编码器是由光电编码器的机械位置(起停位置)决定的,所以不会受到断电和外界干扰的影响,这是绝对式编码器的优良特性之一。


由于这种特性,绝对式编码器不需要一直记忆、找零参考点和计数,因此编码器的抗干扰特性和数据可靠性大大提高。


基于绝对式编码器的构造,必然会面临一个问题:计数到最大值。


为了解决这个问题,出现了多圈绝对式编码器。


对于多圈绝对式编码器,有三种常见的设计方案:


首先,在编码器中,许多轴通过机械齿轮耦合,以计算总转数。


就拿倒水来说,就是之前说的那个带刻度的杯子。当这个杯子满了,再找一个有刻度的,更大的杯子,把小杯子里的水倒进大杯子里,最后把大小杯子加起来,算出距离。


第二种方法是用电子计数器和电容器来计算总匝数。


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以倒水为例。这一次,当量杯装满时,将水倒出,同时,用计数器测量装满的次数。最后,通过将计数器和杯子相加来计算距离。


第三,在一些磁编码器中,使用维根金丝,利用维根效应进行计数。


以上三种方法都需要付出一定的代价。例如,第一种方法会给编码器带来磨损,并因为机械齿轮而降低精度。


至于构造多匝绝对值编码器的方案,这里就不多描述了,有兴趣的朋友可以查阅相关资料。


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