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绝对旋转编码器原理


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绝对旋转编码器原理

旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系, 得到其角度码盘角 度位移量增加(正方向)或减少(负方向) 。在接合数字电路特别是单片机后,增量式旋转 编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。 下面是增量 式旋转编码器的内部工作原理(附图)

旋转编码器原理 A,B 两点对应两个光敏接受管,A,B 两点间距为 S2 ,角度码盘的光栅间距分别为 S0 和 S1。 当角度码盘以某个速度匀速转动时,那么可知输出波形图中的 S0:S1:S2比值与实际 图的 S0:S1:S2比值相同,同理角度码盘以其他的速度匀速转动时,输出波形图中的 S0: S1:S2比值与实际图的 S0:S1:S2比值仍相同。如果角度码盘做变速运动,把它看成为多 个运动周期(在下面定义)的组合,那么每个运动周期中输出波形图中的 S0:S1:S2比值 与实际图的 S0:S1:S2比值仍相同。 通过输出波形图可知每个运动周期的时序为

我们把当前的 A,B 输出值保存起来,与下一个 A,B 输出值做比较,就可以轻易的得出 角度码盘的运动方向,

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如果光栅格 S0等于 S1时,也就是 S0和 S1弧度夹角相同,且 S2等于 S0的1/2,那么可得 到此次角度码盘运动位移角度为 S0弧度夹角的1/2,除以所消毫的时间,就得到此次角度码 盘运动位移角速度。 S0等于 S1时, S2等于 S0的1/2时, 且 1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度, 如果 S0不等于 S1,S2不等于 S0的1/2,那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角 度了。 我们常用的鼠标也是这个原理哦。

旋转编码器的分类

根据检测原理,旋转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。 1.1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?,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。

光电编码器分类和选择 光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移—数字变换的, 从50年代开始应用于机床和计 算仪器,因其结构简单、计量精度高、寿命长等优点,在国内外受到重视和推广。近年来更 取得长足的发展,在精密定位、速度、长度、加速度、振动等方面得到广泛的应用。 光电编码器按编码方式分为二类:增量式与绝对式。 1、增量式编码器特点:

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增量式编码器转轴旋转时,有相应的脉冲输出,其计数起点任意设定,可实现多圈无限 累加和测量。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲,脉冲数由编码器光栅的线数决定。需要提 高分辩率时,可利用 90 度相位差的 A、B 两路信号进行倍频或更换高分辩率编码器。 2、绝对式编码器特点: 绝对式编码器有与位置相对应的代玛输出,通常为二进制码或 BCD 码。从代码数大小 的变化可以判别正反方向和位移所处的位置, 绝对零位代码还可以用于停电位置记忆。 绝对 式编码器的测量范围常规为 0—360 度。 旋转编码器的应用 速度计与长度计一般采用增量式编码器, 以下就其参数范围作简要的介绍, 供选型参考。 (1)光栅线数:

(2)输出方式: 常规有五种输出方式: 集电极开路输出(通用型) 互补输出 电压输出 长线驱动器输出 UVW 输出 (3)工作电压:常规有以下几种: 5V、12V、24V、5-24V(通用型) 、5-30V

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(4)防护性能:常规为防油、防尘、抗震型。 (5)弹性联接器:编码器轴与用户轴联接时,存在同轴误差,严重时将损坏编码器。 要求采用弹性联接器 (编码器厂家提供选件)解决偏心问题, , 一般可以做到允许扭矩《1N.m, 不同轴度《0.2mm,轴向偏角 《1.5度。 弹性联轴器常用规格为:

(6)安装使用及注意事项: 旋转编码器属于高精密仪器,安装时不得敲击和碰撞。轴端联接避免钢性联接,而应采 用弹性联轴器、尼龙齿轮或同步带联接传动。使用转速不要超过标称转速,否则会影响电气 信号。

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