Question

数字编码器工作原理

Answer 1

增量编码器一般输出信号是两路正交脉冲信号和一路参考信号,之所以叫增量是因为它的位置信号是通过对脉冲计数累加得到,依靠计数设备的内部记忆来记住位置,并且同每圈输出的参考信号来清除累计误差. 缺点就是断电后,需要重新寻找初始位置. 例如打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作.绝对编码器又分单圈绝对和多圈绝对 原理类似于钟表齿轮机械的原理,当然也有用电子记圈的,日系绝对编码器产品居多. 通过上面描述可以得出,区别就是绝对的可以直接应用,而增量的必须经过计算处理…

Answer 2

根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。（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90�0�2，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置信息。（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；当码盘处于不同位置时，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，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。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，检测绝对位置。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．电源切除后位置信息不会丢失。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置，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）检测装置，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置和设备中。二、光电编码器的应用电路（一）EPC－755A光电编码器的应用EPC－755A光电编码器具备良好的使用性能，在角度测量、位移测量时抗干扰能力很强，并具有稳定可靠的输出脉冲信号，且该脉冲信号经计数后可得到被测量的数字信号。因此，我们在研制汽车驾驶模拟器时，对方向盘旋转角度的测量选用EPC－755A光电编码器作为传感器，其输出电路选用集电极开路型，输出分辨率选用360个脉冲/圈，考虑到汽车方向盘转动是双向的，既可顺时针旋转，也可逆时针旋转，需要对编码器的输出信号鉴相后才能计数。图2给出了光电编码器实际使用的鉴相与双向计数电路，鉴相电路用1个D触发器和2个与非门组成，计数电路用3片74LS193组成

Answer 3

最内圈码盘一半透光，一半不透光，最外围一共分成
＝64个黑白间隔。每一个角度方位对应于不同的编码。例如，零位对应于000000(全黑)，第23个方位对应于010111。这样在测量时，只要根据码盘的起始和终止位置，就可以确定角位移，而与转动的中间过程无关。一个n位二进制码盘的最小分辨率，能分辨的角度为
＝360°／2n。若n＝6，则
＝5.6°，如要达到1s左右的分辨率，至少采用20位的码盘。对于一个刻划直径为400mm的20位码盘，其外围分划间隔不到1.2um。可见码盘的制作不是一件易事。
编码器码盘按其所用码制可分为二进制码、十进制码、循环码等。采用二进制编码器时，任何微小的制作误差，都可能造成读数的粗误差。主要是二进制码当某一较高的数码改变时，所有比它低的各位数码需同时改变。如果由于刻划误差等原因，某一较高位提前或延后改变，就会造成粗误差。