我对编码器的认识

让“孟”飞起来 · 发表于 2014-11-10 13:01:06

编码器

是一种光电传感器，用于检测机械的运动和位移，并将其转变成数字信号，从而测出自动化系统中的位置、速度和角度。

旋转编码器基本上是由机械部件、吸/发光部件和电路部件构成。

机械部件由轴、框架和轴承构成、吸/发光部件由吸光元件、发光

元件、码盘/屏蔽罩构成。

分类

1）它分为单路输出和双路输出两种。

单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。

2）以信号原理来分，有增量型编码器,绝对型编码器。

增量型编码器 (旋转型) 工作原理:

由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

绝对值型编码器

绝对值型编码器的基本原理与增量型编码器相同。在增量型编码器上，A、B两相均为脉冲信号输出；而绝对值型编码器，它是数字编码（二进制，BCD，格雷码输出）

注意：

正转（符号：［CW］）

指旋转轴按顺时针方向旋转。

对于增量型编码器，A相在B相前输出，绝对值型编码器指示增加编码的方向。

A.B相

A、B相的输出信号以90°相位差输出，它是用以判断旋转方向的信号。

电机测速方法

M法

M法又称之为测频法，其测速原理是在规定的检测时间Tc内，对光电编码器输出的脉冲信号计数的测速方法，如图2所示，例如光电编码器是N线的，则每旋转一周可以有4N个脉冲，因为两路脉冲的上升沿与下降沿正好使编码器信号4倍频。现在假设检测时间是Tc，计数器的记录的脉冲数是M1，则电机的每分钟的转速为

N=15f(clk)M1/(N);

附录参考资料：

（一）增量式编码器

增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90o，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位臵信息。

（二）绝对式编码器

绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位臵时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位臵都可读出一个固定的与位臵相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位臵。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是：

1．可以直接读出角度坐标的绝对值； 2．没有累积误差； 3．电源切除后位臵信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。

（三）混合式绝对值编码器

混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位臵，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。光电编码器是一种角度（角速度）检测装臵，它将输入给轴的角度量，利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量，具有体积小，精度高，工作可靠,接口数字化等优点。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装臵和设备中。