我們將通過這篇教程與大家一起學習編碼器的原理,并介紹一些實用的技術。
1.編碼器概述
編碼器是一種將角位移或者角速度轉換成一連串電數字脈沖的旋轉式傳感器,我們可以通過編碼器測量到底位移或者速度信息。
1.1增量式編碼器和絕對式編碼器。
編碼器從輸出數據類型上分,可以分為增量式編碼器和絕對式編碼器。
增量型編碼器一般給出兩種方波,它們的相位差存在一定的角度(不一定是90°),通常稱為通道A和通道B。通常只需一個通道的讀數給出與轉速有關的信息,與此同時,通過所取得的第二通道信號與第一通道信號進行順序對比的基礎上,得到旋轉方向的信號。有時候還有一個可利用的信號稱為Z通道或零通道,該通道給出編碼器軸的絕對零位。
主要應用:測速、測量轉動方向、轉角、移動距離等。
優點:結構簡單,特別是使用微機采集的時候,使用非常方便。缺點:斷電導致數據丟失,抗*力差。
絕對編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線,每道刻線依次以2線、4線、8線、16線....編排,這樣,在編碼器的每一個位置,通過讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的*為二的2進制編碼(格雷碼),這就稱為n位絕對編碼器。
主要應用:測速位移、轉角。
優點:它不受停電、干擾的影響。絕對編碼器由機械位置決定的每個位置是*為二的,它無需記憶,無需找參考點,而且不用一直計數,什么時候需要知道位置,什么時候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。
缺點:成本高。
1.2增量式編碼器和絕對式編碼器。
從編碼器檢測原理上來分,還可以分為光學式、磁式、感應式、電容式。常見的是光電編碼器(光學式)和霍爾編碼器(磁式),因為兩者的使用方法是一致的,限于篇幅,便不再展開敘述,下面有使用說明介紹。
2.編碼器接線說明
具體到我們的編碼器電機,我們可以看看電機編碼器的實物。
這是一款增量式輸出的霍爾編碼器。有AB相輸出,所以不僅可以測速,還可以辨別轉向。根據上圖的接線說明可以看到,我們只需給編碼器電源5V供電,在電機轉動的時候即可通過AB相輸出方波信號。編碼器自帶了上拉電阻,所以無需外部上拉,可以直接連接到微機IO讀取。
3.編碼器軟件四倍頻技術
下面我們說一下編碼器倍頻的原理。為了提高大家下面學習的興趣,我們先明確,這是一項實用的技術,可以真正地把編碼器的精度提升4倍。作用可類比于單反相機的光學變焦,而并非犧牲清晰度來放大圖像的數碼變焦。
這里,我們是通過軟件的方法實現四倍頻。首先可以看到上圖編碼器輸出的AB相波形,正常情況下我們使用M法測速的時候,會通過測量單位時間內A相輸出的脈沖數來得到速度信息。常規的方法,我們只測量A相(或B相)的上升沿或者下降沿,也就是上圖中對應的數字1234中的某一個,這樣就只能計數3次。而四倍頻的方法是測量A相和B相編碼器的上升沿和下降沿。這樣在同樣的時間內,可以計數12次(3個1234的循環)。這就是軟件四倍頻的原理。
免責聲明
- 凡本網注明“來源:化工儀器網”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品,未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的,應在授權范圍內使用,并注明“來源:化工儀器網”。違反上述聲明者,本網將追究其相關法律責任。
- 本網轉載并注明自其他來源(非化工儀器網)的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時,必須保留本網注明的作品第一來源,并自負版權等法律責任。
- 如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。