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增量編碼器工作原理和特點(diǎn)

分類：技術(shù)中心 2377人瀏覽 2020-10-29

增量編碼器的定義
增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小，按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。

增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。

編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。前者稱為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”

增量編碼器的分類
按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。
增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。
絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過程無關(guān)。
旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。
解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法。
比如，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機(jī)，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點(diǎn)，然后才工作。

增量編碼器的特點(diǎn)
增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，有相應(yīng)的脈沖輸出，其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減借助后部的判向電路和計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。其計(jì)數(shù)起點(diǎn)任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)多圈無限累加和測(cè)量。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖的Z信號(hào)，作為參考機(jī)械零位。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會(huì)輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。需要提高分辨率時(shí)，可利用 90 度相位差的 A、B兩路信號(hào)對(duì)原脈沖數(shù)進(jìn)行倍頻，或者更換高分辨率編碼器。

增量式角度數(shù)字編碼器的工作原理：
（圖片文字依次為：光源、碼盤、光敏元件、放大整形、脈沖輸出）

在一個(gè)碼盤的邊緣上開有相等角度的縫隙（分為透明和不透明部分），在開縫碼盤兩邊分別安裝光源及光敏元件。當(dāng)碼盤隨工作軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)過一個(gè)縫隙就產(chǎn)生一次光線的明暗變化，再經(jīng)整形放大，可以得到一定幅值和功率的電脈沖輸出信號(hào)，脈沖數(shù)就等于轉(zhuǎn)過的縫隙數(shù)。將該脈沖信號(hào)送到計(jì)數(shù)器中去進(jìn)行計(jì)數(shù)，從測(cè)得的數(shù)碼數(shù)就能知道碼盤轉(zhuǎn)過的角度。

為了判斷旋轉(zhuǎn)方向，可以采用兩套光電轉(zhuǎn)換裝置。令它們?cè)诳臻g的相對(duì)位置有一定的關(guān)系，從而保證它們產(chǎn)生的信號(hào)在相位上相差1/4周期