增量式編碼器工作原理_增量式編碼器的應用

增量式編碼器工作原理

增量式旋轉編碼器通過兩個光敏接收管來轉化角度碼盤的時序和相位關系，得到角度碼盤角度位移量的增加（正方向）或減少（負方向）。

增量式旋轉編碼器的工作原理如下圖所示。

圖中A、B兩點的間距為S2，分別對應兩個光敏接收管，角度碼盤的光柵間距分別為S0和S1。

當角度碼盤勻速轉動時，可知輸出波形圖中的S0：S1：S2比值與實際圖的S0：S1：S2比值相同，同理，當角度碼盤變速轉動時，輸出波形圖中的S0：S1：S2比值與實際圖的S0：S1：S2比值仍相同。

通過輸出波形圖可知每個運動周期的時序為：

我們把當前的A、B輸出值保存起來，與下一個到來的A、B輸出值做比較，就可以得出角度碼盤轉動的方向，

如果光柵格S0等于S1時，也就是S0和S1弧度夾角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度碼盤運動位移角度為S0弧度夾角的1/2，再除以所用的時間，就得到此次角度碼盤運動的角速度。

S0等于S1時，且S2等于S0的1/2時，1/4個運動周期就可以得到運動方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1個運動周期才可以得到運動方向位和位移角度了。

我們常用的鼠標的滾輪也是這個原理。

實際使用的增量式編碼器輸出三組方波脈沖A、B和Z（有的叫C相）相。A、B兩組脈沖相位差90o，可以判斷出旋轉方向和旋轉速度。而Z相脈沖又叫做零位脈沖（有時也叫索引脈沖），為每轉一周輸出一個脈沖，Z相脈沖代表零位參考位，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位，專門用于基準點定位，如下圖所示。

增量式編碼器轉軸旋轉時，有相應的脈沖輸出，其計數(shù)起點可以任意設定，可實現(xiàn)多圈無限累加和測量。編碼器軸轉動一圈會輸出固定的脈沖數(shù)，脈沖數(shù)由編碼器碼盤上面的光柵的線數(shù)所決定，編碼器以每旋轉360度提供多少通或暗的刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或稱作多少線，一般在每轉5~10000線，當需要提高分辯率時，可利用90度相位差的A、B兩路信號進行倍頻或者更換高分辯率編碼器。

增量型編碼器精度取決于機械和電氣的因素，這些因素有：光柵分度誤差、光盤偏心、軸承偏心、電子讀數(shù)裝置引入的誤差以及光學部分的不精確性，誤差存在于任何編碼器中。

編碼器的信號輸出有正弦波（電流或電壓）、方波（TTL、HTL）等多種形式。并且都可以用差分驅動方式，含有對稱的A+/A-、B+/B-、Z+/Z-三相信號，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場為0，信號穩(wěn)定衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠的距離，例如：對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米。對于HTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達300米。

增量式編碼器的應用

增量式光電編碼器的特點是每產生一個輸出脈沖信號就對應于一個增量位移，但是不能通過輸出脈沖區(qū)別出在哪個位置上的增量。它能夠產生與位移增量等值的脈沖信號， 其作用是提供一種對連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，它是相對于某個基準點的相對位置增量，不能夠直接檢測出軸的絕對位置信息。

增量式編碼器主要應用于數(shù)控機床及機械附件、機器人、自動裝配機、自動生產線、電梯、紡織機械、縫制機械、包裝機械（定長）、印刷機械（同步）、木工機械、塑料機械（定數(shù)）、橡塑機械、制圖儀、測角儀、療養(yǎng)器雷達等。