從增量值編碼器到絕對(duì)值多圈編碼器.docx

1、從增量值編碼器到絕對(duì)值多圈編碼器增量值旋轉(zhuǎn)編碼器，也叫圓光柵、脈沖碼盤(pán)，從這些名稱(chēng)可 以知道，它是圓形的光柵刻線(xiàn)碼盤(pán)，旋轉(zhuǎn)后通過(guò)光通量的明 暗變化，產(chǎn)生脈沖，通過(guò)外部設(shè)備的計(jì)數(shù)脈沖，來(lái)增量地加 （或減）脈沖數(shù)而測(cè)得旋轉(zhuǎn)的角度。例如，圓光柵每周刻有 360條刻線(xiàn)，每個(gè)刻線(xiàn)產(chǎn)生的一個(gè)脈沖就相當(dāng)于1度，測(cè)得 脈沖累計(jì)增加30個(gè)，就是正向選轉(zhuǎn)了 30度。實(shí)際上讀取這些刻線(xiàn)的光眼有兩個(gè)（或有四個(gè)），兩個(gè) 光眼各自輸出A相于B相，用以判斷刻線(xiàn)是從哪個(gè)方向過(guò)來(lái) 的，是A提前于B,還是B提前于A(yíng),就像人的左右眼，從 而知道編碼器的旋轉(zhuǎn)方向，這樣，判斷脈沖的計(jì)數(shù)是增還是 減，從而獲得真實(shí)的旋轉(zhuǎn)角度。在實(shí)際使用中

2、，A相與B相的位置相差1/4個(gè)脈沖周期， 這樣，從正方向過(guò)來(lái)是1/4周期差，而從反方向過(guò)來(lái)就是3/4, 可用于判斷旋轉(zhuǎn)方向。如果以一個(gè)脈沖周期為360度“相位” 角，這樣的1/4就是90度相位差，而3/4就是270度相位 差。另外，旋轉(zhuǎn)編碼器每圈還有一個(gè)單獨(dú)的刻線(xiàn)，相當(dāng)于零 位（Zero）,也稱(chēng)為Z相，用于讀取每周的起始點(diǎn)。這些圓光柵碼盤(pán)，最早是由圓金屬片刻蝕獲得，而金屬 刻蝕精度有限，轉(zhuǎn)而用玻璃鍍膜刻蝕，玻璃碼盤(pán)的精度是最 高的，但易碎。對(duì)于一些經(jīng)濟(jì)型的編碼器，也有用塑料菲林 做的，近期有新技術(shù)用樹(shù)脂材料，與玻璃碼盤(pán)一樣的加工工 藝，可在較高精度與穩(wěn)定性的情況下，而相比玻璃碼盤(pán)不易 損壞，這

3、可能是大工業(yè)批量化生產(chǎn)的趨勢(shì)。旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái) 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(lái)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(lái)電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過(guò)程中，也不能有干擾 而喪失脈沖，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(wú)從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能 知道。實(shí)際上，工業(yè)控制由于使用的設(shè)備越來(lái)越多，干擾信 號(hào)越來(lái)越多而且越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于增量信號(hào)更多的是干擾信 號(hào)對(duì)于脈沖的多計(jì)與漏計(jì)無(wú)從判斷，造成累計(jì)誤差。解決的方法是增加外部參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過(guò)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

4、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(kāi)機(jī)找零等方法。這樣的方法對(duì)有些工控工程比擬麻煩，甚至不允許開(kāi)機(jī) 找零（開(kāi)機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置），有些是連續(xù)工作而不允 許經(jīng)常去找零的，于是就有了絕對(duì)編碼器的出現(xiàn)。絕對(duì)編碼器光碼盤(pán)上有許多道由里至外的刻線(xiàn)碼道，每 道刻線(xiàn)依次以2線(xiàn)、4線(xiàn)、8線(xiàn)、16線(xiàn)。編排，這樣, 在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)n個(gè)光眼讀取每道刻線(xiàn)的通、 暗，獲得一組從2的零次方到2的nT次方變化的唯一的2 進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱(chēng)為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編 碼器是由碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的，每個(gè)位置的編碼是唯一、 絕對(duì)的，所以稱(chēng)為絕對(duì)值編碼器。它不受停電、干擾

5、的影響。絕對(duì)值編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它 無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就可以去讀取它的位置。這樣，編碼 器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。從單圈絕對(duì)式編碼器到多圈絕對(duì)式編碼器旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)值編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤(pán)各碼道刻 線(xiàn)，以獲取唯一的一組編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí)，編碼又 回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對(duì)編碼唯一的原那么，這樣的編碼 器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以?xún)?nèi)的測(cè)量，稱(chēng)為單圈絕對(duì)式編 碼器。如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度范圍，就要用到多圈絕對(duì)式 編碼器。早先的多圈計(jì)算，是每轉(zhuǎn)超過(guò)360度，在計(jì)數(shù)器內(nèi)增加 一個(gè)圈數(shù)計(jì)數(shù)（計(jì)圈的方法

6、類(lèi)似于增量編碼器），但這種方 法在編碼器如停在360度附近停電或受干擾就很危險(xiǎn)，有可 能漏過(guò)了計(jì)圈而編碼相差一圈，也有用編碼器內(nèi)置電池來(lái)計(jì) 圈的，但電池的壽命、振動(dòng)接觸、低溫失效等問(wèn)題，仍然是 危險(xiǎn)的。有些電池以間隙式工作來(lái)延長(zhǎng)壽命，但間隙式工作 對(duì)于編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就有限制。這些方法，對(duì)于多圈絕對(duì) 的使用，是有很大風(fēng)險(xiǎn)的。真實(shí)多圈絕對(duì)值編碼器：編碼器生產(chǎn)廠(chǎng)家運(yùn)用鐘表齒輪 機(jī)械的原理，增加了一組機(jī)械齒輪組碼盤(pán)，當(dāng)中心碼盤(pán)旋轉(zhuǎn) 時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組齒輪碼盤(pán)（或多組齒輪，多組碼盤(pán)）, 在單圈編碼的根底上再增加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測(cè) 量范圍，這樣的絕對(duì)編碼器就稱(chēng)為真實(shí)多圈絕對(duì)值編碼器， 對(duì)于多圈的數(shù)值，同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編 碼唯一不重復(fù)，而無(wú)需記憶。多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大，實(shí)際使用往 往富裕較多，這樣