數(shù)字編碼器李昕穎

第五章數(shù)字編碼器知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)1.掌握絕對(duì)編碼器與增量編碼器的結(jié)構(gòu)。2.掌握各種編碼器的工作原理3.了解編碼器的應(yīng)用1.會(huì)分析并解決工作中出現(xiàn)的問(wèn)題。2.能自主學(xué)習(xí)關(guān)于編碼器方面的新知識(shí)、新技術(shù)，并在工作中應(yīng)用。

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)一、編碼器的分類(lèi)二、絕對(duì)式編碼器三、增量式編碼器四、應(yīng)用

目錄5.3數(shù)字編碼器按結(jié)構(gòu)形式直線型：測(cè)量線位移旋轉(zhuǎn)型：測(cè)量角位移按工作原理碼盤(pán)式（絕對(duì)編碼器）脈沖式（增量編碼器）一、編碼器的分類(lèi)

絕對(duì)式編碼器一、絕對(duì)式編碼器分類(lèi)

接觸式

光電式

電磁式

絕對(duì)式編碼器1、接觸式編碼器

結(jié)構(gòu)：碼盤(pán)與電刷組成；碼盤(pán)與被測(cè)的旋轉(zhuǎn)軸相連，沿碼盤(pán)的徑向安裝幾個(gè)電刷，每個(gè)電刷分別與碼盤(pán)上的對(duì)應(yīng)碼道直接接觸。

角度電刷位置二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)0a00000αb000112αc001023αd001034αe010045αf010156αg011067αh011178αi100089αj1001910αk10101011αl10111112αm11001213αn11011314αo11101415αp111115絕對(duì)式編碼器二進(jìn)制碼盤(pán)

絕對(duì)式編碼器改進(jìn)的格雷碼碼盤(pán)

格雷碼相鄰兩個(gè)數(shù)之間只有一位變化

二、內(nèi)光電效應(yīng)

十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)（C）循環(huán)碼（R）十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)（C）循環(huán)碼（R）000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101210101010501010111131011101160110010114111010017011101001511111000圖5-18循環(huán)碼盤(pán)表5-2十進(jìn)制數(shù)、直接二進(jìn)制碼和循環(huán)碼對(duì)照表二進(jìn)制與格雷碼的轉(zhuǎn)換

用R表示格雷碼，用C表示二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成格雷碼規(guī)則：

將二進(jìn)制碼與其本身右移一位后并舍去末位的數(shù)碼做不進(jìn)位加法，得到的就是格雷碼

格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制絕對(duì)式編碼器2、光電式編碼器

結(jié)構(gòu)：安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的編碼圓盤(pán)（碼盤(pán)），窄縫以及安裝在圓盤(pán)兩邊的光源與光敏元件。3.電磁式編碼器電磁式編碼器是在圓盤(pán)上按一定的編碼圖形，做成磁化（磁導(dǎo)率高）區(qū)和非磁化區(qū)（磁導(dǎo)率低），采用小型磁環(huán)或微型馬蹄形磁芯作磁頭，磁頭或磁環(huán)緊靠碼盤(pán)，但又不與它接觸，每個(gè)磁頭上繞兩組繞組，原邊繞組用恒幅恒頻的正弦信號(hào)激磁，副邊繞組用作輸出信號(hào)，由于副邊繞組上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與整個(gè)磁路的磁導(dǎo)有關(guān)，因此可以區(qū)分狀態(tài)“1”和“0”。幾個(gè)磁頭同時(shí)輸出，就形成了數(shù)碼。脈沖盤(pán)式編碼器（增量編碼器）的輸出是一系列脈沖，需要一個(gè)計(jì)數(shù)系統(tǒng)對(duì)脈沖進(jìn)行加減(正向或反向旋轉(zhuǎn)時(shí))累計(jì)計(jì)數(shù)，一般還需要一個(gè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)即零位基準(zhǔn)，才能完成角位移測(cè)量。

2脈沖盤(pán)式編碼器

脈沖盤(pán)式編碼器是在圓盤(pán)上開(kāi)有內(nèi)、外兩圈相等角矩的縫隙，內(nèi)、外圈的相鄰兩縫隙之間的距離錯(cuò)開(kāi)半條縫寬。在內(nèi)外圈之外的某一徑向位置，也開(kāi)有一縫隙，表示碼盤(pán)的零位，碼盤(pán)每轉(zhuǎn)一圈，零位對(duì)應(yīng)的光敏元件就產(chǎn)生一個(gè)脈沖，稱(chēng)為“零位脈沖”。

光欄板上有兩個(gè)狹縫，其距離是碼盤(pán)上兩個(gè)相鄰狹縫距離的四分之一倍，并設(shè)置了兩組對(duì)應(yīng)的光敏元件，對(duì)應(yīng)圖中的A、B兩個(gè)信號(hào)（四分之一間距差保證了兩路信號(hào)的相位差為900，便于辨向），C信號(hào)代表零位脈沖。

當(dāng)碼盤(pán)隨被測(cè)工作軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)縫隙就發(fā)生一次光線明暗的變化，通過(guò)光敏元件產(chǎn)生一次電信號(hào)的變化，所以每圈碼道上的縫隙數(shù)將等于其光敏元件每一轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)。利用計(jì)數(shù)器記錄脈沖數(shù)，就能反映碼盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。工作原理光電式編碼器的應(yīng)用-測(cè)轉(zhuǎn)速頻率法：在給定時(shí)間內(nèi)，使門(mén)電路選通，編碼器輸出脈沖允許進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。然后由下式求出其轉(zhuǎn)速：例：設(shè)某編碼器的額定工作參數(shù)是N＝2048脈沖/轉(zhuǎn)，在0.2S時(shí)間內(nèi)測(cè)得8192個(gè)脈沖，求其轉(zhuǎn)速。解：根據(jù)上式有：光電式編碼器的應(yīng)用-測(cè)轉(zhuǎn)速周期法：通過(guò)計(jì)數(shù)編碼器一個(gè)脈沖間隔內(nèi)（半個(gè)脈沖周期）標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算其轉(zhuǎn)速，因此，要求時(shí)鐘脈沖的頻率必須高于編碼器脈沖的頻率例：設(shè)某編碼器的額定工作參數(shù)為N＝1024脈沖/轉(zhuǎn)，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖周期T＝10－6