绝对式光电编码器的接口装置设计与应用
ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮＯ．５，２００７
绝对式光电编码器的接口装置设计与应用
蒋利勇，李伟光
（华南理工大学机械工程学院，广东广州５１０６４０）
摘要：介绍了一种基于ＡＴ８９Ｃ５２单片机的接口装置的硬件及软件设计，实现对绝对式光电编码器的数据采集、转换、显示及输出。关键词：绝对式光电编码器；同步串行接口；接口装置中图分类号：ＴＰ２１
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２００７）０５－００６２－０３
光电编码器又称轴编码器，它以高精度计量圆光栅为检测元件，通过光电转换将输入轴的角位移信息转换为相应数字代码。因其结构简单、计量精度高、寿命长等优点，近年来在数控机床的精密定位方面使用较多。绝对式编码器因在分辨力区间输出与其码盘机械位置相对应惟一的数字编码而得名，其信号输出形式有并行和串行输出两种，其中串行输出以ＳＳＩ接口（同步串行接口）数据连线少、可靠度高的性能优势而得到较多应用。笔者以ＡＴ８９Ｃ５２单片机为核心，针对海德汉公司的
ＲＯＱ４２５（ＳＳＩ）绝对式光电编码器进行接口装置的设计，以实现
对传感器数据的采集、显示及传输。
１绝对式光电编码器的工作原理
绝对式光电编码器的结构如图１所示，主要由光源、光栅付、光敏元件、码盘、电子处理电路等部件组成。码盘一侧的光源发出的平行光经过光栅付照射到码盘的透明和不透明区段，在透明区段光线会穿过码盘，在不透明区段则不会。在码盘另一侧的光敏元件，接受到从透明区段透过的光线，经过光电转换及电子处理电路的调制后将位置信息以数字信号形式输出。根据码盘上透明区段刻划规律的不同，绝对式编码器输出的数字信号的编码类型也不同，主要有二进制码与格雷码两种。相对于二进制码，格雷码是单位变化码，即从一个位置到相邻位置仅有一位变化，可提高位置检测的可靠性。因此，大多数绝对式编码器都采用格雷码方式编码。
图１绝对式编码器结构与原理图
绝对式光电编码器又可分为单转型与多转型，单转型绝对编码器将码盘的一周分成若干个测量步，对应每一步都有惟一确定的码值，由于这些码值在每一转都会重复，因而单转型绝对编码器多用于旋转轴旋转量不超过一转的角度测量；多转型绝对编码器不仅能够对一转内每一个确定的角位置进行编码，还能够对转数进行编码，因而适用于旋转轴的多转角度测量。
ＲＯＱ４２５绝对式光电编码器是多转型绝对式编码器，共有４０９６
（１２位）圈，每圈有８１９２（１３位）个位置值，其电器参数为，工作电压：１０Ｖ～３０Ｖ；输出码：格雷码；信号输入：ＴＴＬ时钟信号；信号输出：同步串行信号
（ＳＳＩ）。其读数时序如图２所示。图２编码器读数时序图
２系统硬件结构
系统的硬件结构框图如图３所示：
图３系统硬件结构框图
２．１中央处理器
中央处理器是系统的控制核心部件，系统选用ＡＴＭＥＬ公司的８９系列单片机ＡＴ８９Ｃ５２，其内部含有８Ｋ的电可擦除Ｆｌａｓｈ程序存储器，可方便地装载或修改系统程序。
根据设计要求，可实现系统监控、数据采集及转换处理、键盘扫描及显示等功能。
收稿日期：２００７－０３－２６作者简介：蒋利勇（１９７８—），男，湖南耒阳人，华南理工大学机械工程学院硕士研究生，研究方向：制造系统的计算机控制；李伟光（１９５８—）男，江西永丰，华南理工大学机械工程学院，教授，研究方向：制造自动化与机电一体化。
光敏元件
光栅付光源
码盘轴
Ｃｌｏｃｋ
Ｔ
Ｔｐ
Ｔａ
Ｄａｔａ
ＭＳＢ
ＬＳＢ
ＤｎＤｎ－１Ｄｎ－２Ｄｎ－３
Ｄ２
Ｄ１
Ｓ数据采集模块
按键电路
看门狗与
ＥＥＰＲＯＭ
ＣＰＵ
数字量输出
液晶显示
６２
《装备制造技术》２００７年第５期
２．２数据采集模块
由于编码器ＲＯＱ４２５的输出信号是符合ＲＳ－４８５协议的电平，因而需将其转换成可以输入单片机的电平。能完成这种转换的芯片很多，大致有两类：全双工和半双工。由编码器读数时序图，我们知道数据的输出在时钟信号下降沿转换，在时钟信号上升沿传送，因此应该选用全双工的转换芯片。我们选用的Ｍａｘ４９１芯片，是一种用于ＲＳ－４８５和ＲＳ－４２２通信的低功率收发器，它的芯片中包含一个驱动器和一个接收器，并且可以以２．５Ｍｂｐｓ速率进行传输。数据采集电路图如图４。在该电路中，我们用单片机的Ｐ１．４口来模拟产生绝对式编码器读数时所需的同步时钟信号，用Ｐ１．５口接收数据，同时为了减少电路前后的干扰，在电路中装上了两个光耦器件进行光电隔离。
图４数据采集电路图
２．３看门狗与ＥＥＰＲＯＭ
系统在工业环境下运行时，抗干扰能力是评价其性能的一个重要指标。看门狗电路是自行监测系统运行的重要保证，我们采用Ｘｉｃｏｒ公司的Ｘ２５０４５芯片将ＥＥＰＲＯＭ、看门狗定时器、电压监控三种功能集中到单个芯片内，大大简化了硬件设计，提高了系统的可靠性。其硬件连接图如图５所示：
图５芯片Ｘ２５０４５与单片机硬件连接图
单片机的复位信号共有３个：上电复位（Ｃ１、Ｒ２），人工复位（Ｓ、Ｒ１、Ｒ２））和看门狗复位（Ｃ２、Ｒ３）。Ｘ２５０４５内看门狗电路的定时时间可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。编程时，在软件的合适地方加一条喂狗指令，使看门狗的定时时间永远达不到预置时间，系统就不会复位而正常工作。当系统跑飞，用软件陷阱等别的方法无法捕捉回程序时，则看门狗定时时间很快增长到预置时间，迫使系统复位。Ｘ２５０４５内５１２字节的串行ＥＥＰＲＯＭ可为用户的特殊应用提供便利，如保存用户的设定值。
２．４液晶显示与按键电路
系统人机交互界面采用通用液晶模块１２２３２系列的
１２２３２Ｆ图形点阵液晶显示器与４键独立式键盘。１２２３２Ｆ液晶
显示器内置８１９２个１６×１６点汉字库和１２８个１６×８点ＡＳＣＩＩ字符集，主要由行驱动器、
列驱动器及１２８×３２全点阵液晶显示屏组成，可显示图形及汉字，实现系统参数与当前测量值的显示。４键独立式键盘用于实现系统的参数设定及功能切换。
２．５数字量输出
接口装置的数字量输出模块通过采用ＭＡＸ２０２与
ＭＡＸ４８３芯片实现ＲＳ－２３２、ＲＳ－４２２与ＲＳ－４８５输出，以便实现
上位机及其他外部设备同ＳＳＩ接口绝对式编码器的数据通信。
３系统软件结构
接口装置在系统软件的控制下，实现对ＳＳＩ接口光电编码
器的数据采集、数据处理、显示及输出等操作。系统软件设计过程中充分利用模块化设计思想，以实现程序结构优化，减少主程序运行时间，保证一定的采样频率。
３．１主控程序
主控程序主要对系统进行初始化、设置参数读入及根据用户需要调用相关功能模块。主控程序流程图如图６所示：
图６主控程序流程图
３．２数据采集
由编码器ＲＯＱ４２５读数时序图可以看出，编码器的绝对位置值由时钟信号触发，从最高位
（ＭＳＢ）开始输出与时钟信号同步的串行信号，ＳＳＩ标准的信号为２５位
（１２位圈数＋１３位单圈位置值）串行。当不传送信号时，时钟和数据位均为高电平，在时钟信号第一个下降沿，当前值开始储存，从时钟信号上升沿开始传送数据信号。部分采集程序如下：
ＳＪＣＪ：ＳＥＴＢＰ１．４ＳＥＴＢＰ１．５ＣＰＬＰ１．４
ＮＯＰ；第一个下降沿开始存储数据ＮＯＰＳＥＴＢＰ１．４
ＮＯＰ；第一个上升沿开始发送数据最高位ＭＯＶＣ，Ｐ１．５ＣＰＬＰ１．４
ＭＯＶ２ＦＨ．０，Ｃ；将最高位存入２ＦＨ单元第０位ＮＯＰ
１
２３４５６７
ＤＡＴＡ＋ＤＡＴＡ－
ＣＬＯＣＫ＋ＣＬＯＣＫ－
１１１０９８１４１３１２Ｖｃｃ
Ｎ．Ｃ．ＡＢＺＹＮ．Ｃ．Ｎ．Ｃ．
ＲＯＲＥＤＥＤ１ＧＮＤＧＮＤ
ＭＡＸ４９１
Ｖｃｃ
ＨＩＩＬ２Ｒ３
０．５Ｋ
Ｒ４
０．５ＫＲ１０．５Ｋ
Ｒ１
０．５Ｋ
ＶｃｃＰ１．５
ＨＩＩＬ１
Ｐ１．４
Ｖｃｃ
Ｓ
Ｒ１１ＫΩ
Ｒ２１０ＫΩ
Ｒ３１０ＫΩ
Ｃ１２２μＦ７４ＬＳ３２０．
１μＦＰ１．３Ｐ１．２
Ｐ１．１
８９Ｃ５２
Ｐ１．０１
２３４５
６７８Ｘ２５０４５
ＲＥＳＥＴ
ＳＣＫＳＩ
Ｃ２ＳＯＷＰＶｓｓＲＥＳＥＴＣＳＶｓｓ!１
开始按键处理程序
数据输出
系统初始化数据采集数据处理按键？
Ｙ
Ｎ６３
ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮＯ．５，２００７
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６结束语
目前在我国数控技术正迅速向各工业部门渗透，随着电子技术的发展，数控技术在国民经济中的地位也就随之提高，那么对于数控技术重要组成部分———数控系统维修技术也应迅速适应数控技术飞速发展的要求，作为一名数控系统维修技术人员，就应该不断地学习和掌握新的知识与技术，寻找新的维修诊断方法和手段，为推动数控系统维修技术的发展做出应有的贡献。
参考文献：
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ｃｕｓｓｅｄｂｙｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＮＣｓｙｓｔｅｍ，ｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ，ｆａｕｌｔｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｓｏｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ；Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｍｅｔｈｏｄ；Ｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ
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???
ＳＥＴＢＰ１．４
ＮＯＰ；第２５个上升沿开始发送最数据低位ＭＯＶＣ，Ｐ１．５ＣＰＬＰ１．４
ＭＯＶ２ＣＨ．０，Ｃ；将最低位存入２ＣＨ单元第０位ＮＯＰＳＥＴＢＰ１．４ＲＥＴ
３．３数据处理与按键处理模块
该模块将采集到的格雷码数据进行编码转换，将转换后得到的ＢＣＤ码传送至１２２３２Ｆ的显示缓存，以显示当前编码器检测到的绝对位置值，并通过按键判断后将数据保存至ＥＥＰ－
ＲＯＭ或通过数字量输出单元传送给上位机及其他外部设备。
４结束语
该接口装置融编码器数据采集、数据处理及显示功能于一体，可作为ＲＯＱ４２５（ＳＳＩ）绝对式光电编码器的二次仪表使用，通过适当的硬件与软件修改后亦可用作解决数控系统中上位机及其他外部设备与ＳＳＩ接口绝对式编码器的接口匹配问题。
参考文献：
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［上接第５９页］６４
编码器详细介绍与编程指导
增量型编码器与绝对型编码器的区分 编码器如以信号原理来分，有增量型编码器,绝对型编码器。 增量型编码器 (旋转型) 工作原理: 由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。 分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。 信号输出: 信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL 也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。 信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。 如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。 A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。 A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。 A、A-， B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为0，衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离。 对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。 对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米。
编码器四倍频细分电路(含波形图)
四倍频细分电路(含波形图) 时间：2010-06-12 05:00:19 来源：作者： 1.光电编码器原理 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90旱牧铰仿龀逍藕拧 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。 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海佣煞奖愕嘏卸铣鲂较颍鳽相为每转一个脉冲，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。 1.2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： 1.2.1可以直接读出角度坐标的绝对值； 1.2.2没有累积误差； 1.2.3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。 1.3混合式绝对值编码器
绝对值编码器的工作原理
******************************************************************************* 从编码器使用的计数来分类，有二进制编码、二进制循环编码（葛莱码）、二-十进制吗等编码器。 从结构原理来分类，有接触式、光电式和电磁式等几种。最常用的是光电式二进制循环码编码器。码盘上有许多同心圆，它代表某种计数制的一位，每个同心圆上有透光与不透光的部分，透光部分为1，不透光部分为0，这样组成了不同的图案。每一径向，若干同心圆组成的图案带标了某一绝对计数值。二进制码盘每转一个角度，计数图案的改变按二进制规律变化。葛莱码的计数图案的切换每次只改变一位，误差可以控制在一个单位内。精度受到最低位分段宽度的限制。要求更大计数长度，可采用粗精测量组合码盘。 接触式码盘可以做到9位二进制，它的优点是简单、体积小输出信号强，不需要放大；缺点是电刷摩擦是、寿命低、转速不能太高。 光电式码盘没有接触磨损寿命长，转速高，最外层每片宽度可以做得更小，因而精度高。每个码盘可以做到18位进制。缺点是结构复杂价格高。 电磁码盘是在导磁性好的软铁和坡莫合金原盘上，用腐蚀的办法作成相位码制的凹凸图形，当磁通通过码盘时，由于磁导大小不一样，其感应电势也不同，因而可区分0和1，到达测量的目的。该种码盘是一种无接触式码盘，具有寿命长‘转速高等优点。它是一种发展前途的直接编码式测量元件。 工作原理，接触式码盘，每个码道上有一个电刷与之接触，最里面一层有一导电公用区，与各码道到点部分连在一起，而与绝缘部分分开。导电公用区接到电源负极。当被测对象带动码盘一起转动时，与电刷串联的电阻上将会出现电流流过或没有电流流过两种情况，带标二进制的1或0.若码盘顺时针转动，就可依次得到按规定编码的数字信输出。如果电刷安装不准就会照成误差。葛莱码没转换一个数字编码，只改变一位，故照成的误差不会超过一个单位。 *******************************************************************************
光电编码器分类及作用
光电编码器分类及作用 光电编码器是一种通过光电转换将输出轴的机械几何位移量转换为脉冲或数字量的传感器，主要由光源、码盘、光学系统及电路4部分组成， 光电编码器主要有增量式编码器、绝对式编码器、混合式绝对值编码器、旋转变压器、正余弦伺服电机编码器等，其中增量式编码器、绝对式编码器、混合式绝对值编码器属于数字量编码器，旋转变压器、正余弦伺服电机编码器属于模拟量编码器． 一、增量式编码器 增量式编码器可以将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，通过计数设备来知道其位置．增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。一般来说，增量式光电编码器输出A、B 两相互差90°电度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号），从而可方便地判断出旋转方向。同时还有用作参考零位的Z 相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志
信号。标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。 二、绝对式编码器 绝对式编码器每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。其位置是由输出代码的读数确定的。当电源断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。重新上电时，位置读数仍是当前的。绝对编码器能够直接进行数字量大的输出，在码盘上会有若干的码道，码道数就是二进制位数。在每条码道上都会由透光与不透光的扇形区域组成，通过采用光电传感器对信号进行采集。在码盘两侧分别设置有光源和光敏元件，这样光敏元件则能够根据是否接受到光信号进行电平的转换，输出二进制数。并且在不同位置输出不同的数字码。从而可以检测绝对位置。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。优点：可以直接读出角度坐标的绝对值，没有累积误差，电源切除后位置信息不会丢失。编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 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。 四、旋转变压器 旋转变压器简称旋变，是一种可变耦合原理工作的交流控制电机。它的副方（次级）输出电压与转子转角呈确定的函数关系。由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆包线构成的，相比于采用光电
编码器使用教程与测速原理
编码器使用教程与测速原理 我们将通过这篇教程与大家一起学习编码器的原理，并介绍一些实用的技术。 1.编码器概述 编码器是一种将角位移或者角速度转换成一连串电数字脉冲的旋转式传感器，我们可以通过编码器测量到底位移或者速度信息。编码器从输出数据类型上分，可以分为增量式编码器和绝对式编码器。 从编码器检测原理上来分，还可以分为光学式、磁式、感应式、电容式。常见的是光电编码器（光学式）和霍尔编码器（磁式）。 2.编码器原理 光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器是由光码盘和光电检测装置组成。光码盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，检测装置检测输出若干脉冲信号，为判断转向，一般输出两组存在一定相位差的方波信号。 霍尔编码器是一种通过磁电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。霍尔编码器是由霍尔码盘和霍尔元件组成。霍尔码盘是在一定直径的圆板上等分地布置有不同的磁极。霍尔码盘与电动机同轴，电动机旋转时，霍尔元件检测输出若干脉冲信号，为判断转向，一般输出两组存在一定相位差的方波信号。
可以看到两种原理的编码器目的都是获取AB相输出的方波信号，其使用方法也是一样，下面是一个简单的示意图。 3.编码器接线说明 具体到我们的编码器电机，我们可以看看电机编码器的实物。 这是一款增量式输出的霍尔编码器。编码器有AB相输出，所以不仅可以测速，还可以辨别转向。根据上图的接线说明可以看到，我们只需给编码器电源5V供电，在电机转动的时候即可通过AB相输出方波信号。编码器自带了上拉电阻，所以无需外部上拉，可以直接连接到单片机IO读取。
编码器选型有哪些注意事项
编码器选型有哪些注意事项 ■一．※有网友问：增量旋转编码器选型有哪些注意事项？ 应注意三方面的参数： 1．械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积；工作环境防护等级是否满足要求。 2．分辨率，即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求。 3．电气接口，编码器输出方式常见有推拉输出（F型HTL格式），电压输出（E），集电极开路（C，常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出。其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。 ■二．※有网友问：请教如何使用增量编码器？ 1，增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，数目从6到5400或更高，脉冲数越多，分辨率越高；这是选型的重要依据之一。 2，增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B和Z，一般采用TTL 电平，A脉冲在前，B脉冲在后，A,B脉冲相差90度，每圈发出一个Z脉冲，可作为参考机械零位。一般利用A超前B或B超前A进行判向，我公司增量型编码器定义为轴端看编码器顺时针旋转为正转，A超前B为90°，反之逆时针旋转为反转B超前A为90°。也有不相同的，要看产品说明。 3，使用PLC采集数据，可选用高速计数模块；使用工控机采集数据，可选用高速计数板卡；使用单片机采集数据，建议选用带光电耦合器的输入端口。 4，建议B脉冲做顺向（前向）脉冲，A脉冲做逆向（后向）脉冲，Z原点零位脉冲。 5，在电子装置中设立计数栈。 ■三．※关于户外使用或恶劣环境下使用 有网友来email问，他的设备在野外使用，现场环境脏，而且怕撞坏编码器。 我公司有铝合金（特殊要求可做不锈钢材质）密封保护外壳，双重轴承重载型编码器，放在户外不怕脏，钢厂、重型设备里都可以用。 不过如果编码器安装部分有空间，我还是建议在编码器外部再加装一防护壳，以加强对其进行保护，必竟编码器属精密元件，一台编码器和一个防护壳的价值比较还是有一定差距的。■四．※从接近开关、光电开关到旋转编码器： 工业控制中的定位，接近开关、光电开关的应用已经相当成熟了，而且很好用。可是，随着工控的不断发展，又有了新的要求，这样，选用旋转编码器的应用优点就突出了：信息化：除了定位，控制室还可知道其具体位置； 柔性化：定位可以在控制室柔性调整； 现场安装的方便和安全、长寿：拳头大小的一个旋转编码器，可以测量从几个μ到几十、几百米的距离，n个工位，只要解决一个旋转编码器的安全安装问题，可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦，容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，其使用寿命往往很长。 多功能化：除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，对于变频器，步进电机等的应用尤为重要。 经济化：对于多个控制工位，只需一个旋转编码器的成本，以及更主要的安装、维护、损耗成本降低，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。 如上所述优点，旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合。 ■五. ※关于电源供应及编码器和PLC连接： 一般编码器的工作电源有三种：5Vdc、5-13 Vdc或11-26Vdc。如果你买的编码器用的
旋转编码器电路 课程设计
XX大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院：信息与通信工程学院 专业：电子信息科学与技术 题目：旋转编码器电路 指导教师：职称: 年月日
XX大学 课程设计任务书 2008/2009 学年第一学期 学院： 专业： 学生姓名：学号： 课程设计题目：旋转编码器电路 起迄日期：12月29日～1月9日 课程设计地点： 指导教师： 系主任： 下达任务书日期: 年月日
课程设计任务书 1．设计目的： 通过本课程设计, 主要训练和培养学生综合应用所学过的电路、低频、数字、高频等课程的相关知识，设计实用的电子电路方面的实际电路，包括：查阅资料、合理性的设计、分析和解决实际问题的能力，电路设计工具PROTEL的学习与应用，应用计算机的能力，用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： （1）学习和练习电路设计PROTEL软件， （2）把旋转编码器输出的信号，经整形后送给计数器，使计数器开始计数。 （3）在旋转编码器时有两种方式，顺时针和逆时针，此时方式控制端的触发沿是不一样的。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： 画出电路图，并进行原理图的详细叙述， （1）尽量给出元器件的型号和数值， （2）尽量画出PCB图， （3）写出符合格式要求的设计报告。
课程设计任务书 4．主要参考文献： 5．设计成果形式及要求： 设计说明书及相关电路图 6．工作计划及进度： 2008年12 月29 日~ 12月31 日了解设计题目及熟悉资料； 2009年1月1日~ 1月2 日确定各题目要求计算相关参数； 2009年1月2日~ 1月3 日结合各题目确定具体设计方案； 2009年1月3日~ 1月8 日结合要求具体设计并仿真、整理报告； 2009年1月9日答辩。 系主任审查意见： 签字： 年月日
绝对值编码器 选型
@Q发表于：2013/10/14 16:50:08 标签(TAG)：编码器绝对值编码器选型 （绝对值编码器问答集节选） 本人正在编写一部《绝对值编码器问答集》的小册子，以下是部分节选。——根据实际使用要求判断是否需要选用绝对值编码器，根据已有的设备信号接口选择选什么样的编码器 1，使用绝对值编码器一定会比用增量式编码器贵吗？ 没有！从编码器器件成本上说增量编码器内部器件少，成本价格确实低，但是从编码器的如何使用并产生效果的角度说，绝对值编码器如果选型得当，其使用的效果带来的综合成本，会低于选用增量值编码器，为使用者大大节省成本。2，什么情况下要选绝对值编码器？ a．停电移动、惯性滑动的数据安全可靠性问题，对于一些需要高度、长度测量的安全性设备、较大型设备、起重类工程类设备，安全性是很重要的因素，为确保编码器数据的稳定可靠性，必须选用全行程绝对值编码器。这类应用如果发生编码器数据错误可能引起的损失远远超过了编码器成本本身。例如水闸、工程机械、起重机、电梯、门机等等的高度、长度测量。 b．信号抗干扰问题，有时所化的人工成本远远大于一个编码器成本，增量信号较易受到各种干扰，数据采集不稳定，对于各种现场不可预知的干扰会花很多精力去排查，并要设法避开干扰，此情况下应考虑更换绝对值编码器。例如各种自动化工程项目，对于现场的变频器、开关电源、接地状况不明的情抗下，无从判断干扰情况，选用绝对值编码器可以确保应对各种工况条件。 c．后续设备节省资源，增量编码器需要高速计数不停的计数，耗费CPU资源，有时多个编码器连接没有更多的高速计数口，此时选用绝对值编码器的串行输出（如RS485）或总线型输出，其实是节省了后续设备的资源而节省费用。例如需要多个编码器比较的同步纠偏、多个编码器联动操作的流水线、加工机械等。 d．环境较恶劣的选择，增量编码器绝大部分是光学式的，易受水气灰尘及振动影响而损坏，选用磁电式绝对值编码器（单圈或真多圈）的可以避免这种损坏，而大大提高产品使用的寿命，而得到综合效果更佳，使用成本更低。例如户外使用的港口矿山机械、工厂的快速开门机等。 e．节省综合成本，在一些不便于停机修正、更换、维修，或停机修正、更换、维修成本很高的场合下，用绝对值编码器，因其数据的可靠性、产品的耐用性，可以大大减少售后服务人工成本，产品可长时间的使用效果，直接的是产品使用的综合成本大大的节省了。例如一些高速运转的流水线、较远地区的管网系统（电动执行器）。 。。。。。 3.按绝对值编码器输出信号接口有哪些信号输出可选？ 选择使用绝对值编码器，首先要根据自身所有的后续接受设备（例如PLC）有什么样的信号接口，根据已有的信号接口选择编码器：
绝对式光电编码器基本构造及特点
绝对式光电编码器基本构造及特点 用增量式光电编码器有可能由于外界的干扰产生计数错误，并且在停电或故障停车后无 法找到事故前执行部件的正确位置。采用绝对式光电编码器可以避免上述缺点。绝对式光电编码器的基本原理及组成部件与增量式光电编码器基本相同，也是由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。与增量式光电编码器不同的是，绝对式光电编码器用不同的数码来分别指示每个不同的增量位置，它是一种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。绝对式光电编码器原理如图1-8 所示。 绝对式光电编码器是利用自然二进制、循环二进制（格雷码）、二-十进制等方式进行光 电转换的。绝对式光电编码器与增量式光电编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对光电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。它的特点是：可以直接读出角度坐标的绝对值；没有累积误差；电源切除后位置信息不会丢失；编码器的精度取决于位数；最高运转速度比增量式光电编码器高。 图1-8 绝对式光电编码器原理 1.3.2 码制与码盘 绝对式光电编码器的码盘按照其所用的码制可以分为：二进制码、循环码（格雷码）、 十进制码、六十进制码（度、分、秒进制）码盘等。四位二元码盘（二进制、格雷码）如图1-9 所示。图中黑、白色分别表示透光、不透光区域。
测速编码器
测速编码器技术参数 电机的位置检测在电机控制中是十分重要的，特别是需要根据精确转子位置控制电机运动状态的应用场合，如位置伺服系统。电机控制系统中的位置检测通常有：微电机解算元件，光电元件，磁敏元件，电磁感应元件等。这些位置检测传感器或者与电机的非负载端同轴连接，或者直接安装在电机的特定的部位。其中光电元件的测量精度较高，能够准确的反应电机的转子的机械位置，从而间接的反映出与电机连接的机械负载的准确的机械位置，从而达到精确控制电机位置的目的。本文主要介绍高精度的光电编码器的内部结构、工作原理与位置检测的方法。 一.光电编码器的介绍： 光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器，下面我就这两种光电编码器的结构与工作原理做介绍。 1、绝对式光电编码器 绝对式光电编码器如图所示，他是通过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示绝对位置信息的。编码盘是按照一定的编码形式制成的圆盘。图1是二进制的编码盘，图中空白部分是透光的，用“0”来表示;涂黑的部分是不透光的，用“1”来表示。通常将组成编码的圈称为码道，每个码道表示二进制数的一位，其中最外侧的是最低位，最里侧的是最高位。如果编码盘有4个码道，则由里向外的码道分别表示为二进制的23、22、21和20，4位二进制可形成16个二进制数，因此就将圆盘划分16个扇区，每个扇区对应一个4位二进制数，如0000、0001、…、1111。 按照码盘上形成的码道配置相应的光电传感器，包括光源、透镜、码盘、光敏二极管和驱动电子线路。当码盘转到一定的角度时，扇区中透光的码道对应的光敏二极管导通，输出低电平“0”，遮光的码道对应的光敏二极管不导通，输出高电
EC16编码器设计应用案例
EC16编码器设计应用案例 摘要：介绍了一种基于单片机的智能仪器前面板的设计及实现方法。根据数字旋钮的特点，在硬件上设计了鉴相电路检测旋钮的正旋和反旋，巧妙地将旋钮扫描和按键扫描统一起来，以Philip低成本的Flash型单片机P89LPC922作为处理芯片，运用了定时中断、状态机、软件去抖、RS-232接口协议等方法实现软件设计，提高按键和旋钮的抗干扰能力，并介绍了用自定义的通信协议计算旋钮转动量和减少主机负担。具有良好的通用性，适用于短周期、低成本的按键和旋钮混合面板设计，并已成功地应用于数字存储大功率半导体管特性曲线图示仪。 关键词：单片机；智能仪器；面板；数字旋钮；鉴相电路 引言： 许多仪器的前面板通常是由诸多的旋钮、按键组成的混合界面。传统的仪器前面板上通常有两种旋钮，一种是电位器，用于调节连续变化的量；另一种是档位开关，用于调节间隔变化的量。它们嵌入在测量电路中，可以直接改变仪器的参数和设置。而在现代智能仪器[1]中，这两类调节均可以通过数字旋钮由微控制器将用户操作的变化量反馈给仪器的主处理器，再由主处理器改变仪器的参数和设置。所以，智能仪器上的数字旋钮和传统仪器上的旋钮在原理和处理方法上有很大不同。为了节省成本，面板处理往往采用体积小、性价比高的单片机（MCU）。运用单片机不但经济灵活，并可充分利用MCU逻辑处理的优势，大大简化外围连线，对旋钮按键混合控制系统[2]的处理尤为突出。 设计采用LPC900系列的P89LPC922Flash单片机来实现软件处理。P89LPC922采用高性能的处理器结构，6倍于标准80C51器件的速率，并自带波特率发生器。充分考虑单片机的资源和处理速度，分模块设计——按钮电路，旋钮电路，串口电路，扫描电路。用protel完成电路原理图，制作电路板，在KeilC环境下编写软件。软件和硬件相结合，协同实现整个面板。 1硬件设计及原理 1．1旋钮电路设计 1．1．1数字旋钮的工作原理 本设计选用常见的编码器EC16系列作为数字旋钮，如图1。4、5脚供固定之用，3脚接VCC（+5V），1、2脚在转动时输出连续脉冲。这种旋钮只有两种操作，即正旋和反旋。通过示波器可以观察到如图所示的旋钮转动时1、2脚的波形。
绝对值编码器工作原理
从增量值编码器到绝对值编码器 旋转增量值编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来计算其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计 数设备计算并记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。 解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。 这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了绝对编码器的出现。 绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一 组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。 绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器 旋转单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。 如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对值编码器。 编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编 码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。
光电编码器详解
光电编码器 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。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。绝对脉冲编码 器:APC 增量脉冲编码器:SPC 1.光电编码器原理 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的脉冲信号。 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。 增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。一般来说，增量式光电编码器输出A、B两相互差 90度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号），从而可方便地判断出旋转方向。同时还有用作参考零位的Z相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志信号。标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。 增量式光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期；检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上相差电度角。当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差电度角的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，可以得到被测轴的转角或速度信息。 增量式光电编码器的优点是：原理构造简单、易于实现；机械平均寿命长，可达到几万小时以上；分辨率高；抗干
测速编码器说明书
BEN测速编码器在智能车舵机控制中的应用2．1 舵机工作原理 舵机在6 V电压下正常工作，而大赛组委会统一提供的标准电源输出电压为7．2 V，则需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机的工作电压6 V。图2为舵机供电电路。 舵机由舵盘、位置反馈电位计、减速齿轮组、直流动电机和控制电路组成，内部位置反馈减速齿轮组由直流电动机驱动，其输出轴带动一个具有线性比例特性的位置反馈电位器作为位置检测。当电位器转角线性地转换为电压并反馈给控制电路时，控制电路将反馈信号与输入的控制脉冲信号相比较，产生纠正脉冲，控制并驱动直流电机正向或反向转动，使减速齿轮组输出的位置与期望值相符。从而达到舵机精确控制转向角度的目的。舵机工作原理框图如图3所示。 2．2 舵机的安装与调节 舵机的控制脉宽与转角在-45°～+45°范围内线性变化。对于对速度有一定要求的智能车，舵机的响应速度和舵机的转向传动比直接影响车模能否以最佳速度顺利通过弯道。车模在赛道上高速行驶，特别是对于前瞻性不够远的红外光电检测智能车，舵机的响应速度及其转向传动比将直接影响车模行驶的稳定性，因此必须细心调试，逐一解决。由于舵机从执行转动指令到响应输出需占用一定的时间，因而产生舵机实时控制的滞后。虽然车模在进入弯道时能够检测到黑色路线的偏转方向，但由于舵机的滞后性，使得车模在转弯过程中时常偏离跑道，且速度越快，偏离越远，极大限制车模在连续弯道上行驶的最大时速，使得车模全程赛道速度很难进一步提高。为了减小舵机响应时间，在遵守比赛规则不允许改造舵机结构的前提下，利用杠杆原理，采用加长舵机力臂的方案来弥补这一缺陷，加长舵机力臂示意图如图4所示。
旋转编码器详解
增量式编码器的A.B.Z 编码器A、B、Z相及其关系
TTL编码器A相，B相信号，Z相信号,U相信号，V相信号，W相信号，分别有什么关系？ 对于这个问题的回答我们从以下几个方面说明： 编码器只有A相、B相、Z相信号的概念。 所谓U相、V相、W相是指的电机的主电源的三相交流供电，与编码器没有任何关系。“A相、B相、Z相”与“U相、V相、W相”是完全没有什么关系的两种概念，前者是编码器的通道输出信号；后者是交流电机的三 相主回路供电。 而编码器的A相、B相、Z相信号中，A、B两个通道的信号一般是正交（即互差90°）脉冲信号；而Z相是零脉冲信号。详细来说，就是——一般编码器输出信号除A、B两相（A、B两通道的信号序列相位差为90度）外，每转一圈还输出一个零位脉冲Z。 当主轴以顺时针方向旋转时，输出脉冲A通道信号位于B通道之前；当主轴逆时针旋转时，A通道信号则位于B通道之后。从而由此判断主轴是正转还是反转。 另外，编码器每旋转一周发一个脉冲，称之为零位脉冲或标识脉冲（即Z相信号），零位脉冲用于决定零位置或标识位置。要准确测量零位脉冲，不论旋转方向，零位脉冲均被作为两个通道的高位组合输出。由于通道之间的相位差的存在，零位脉冲仅为脉冲长度的一半。 带U、V、W相的编码器，应该是伺服电机编码器 A、B相是两列脉冲，或正弦波、或方波，两者的相位相差90度，因此既可以测量转速，还可以测量电机的旋转方向Z相是参考脉冲，每转一圈输出一个脉冲，脉冲宽度往往只占1/4周期，其作用是编码器自我校正用的，使得编码器在断电或丢失脉冲的 时候也能正常使用。 ABZ是编码器的位置信号，UVW是电机的磁极信号，一般用于同步电机； AB对于TTL/HTL编码器来说，AB相根据编码器的细分度不同，每圈有很多个，但Z相每圈只有一个； UVW磁极信号之间相位差是120度，随着编码器的角度转动而转动，与ABZ 之间可以说没有直接关系。 /#############################################################
编码器、译码器及应用电路设计
实验六编码器、译码器及应用电路设计 一、实验目的： 1、掌握中规模集成编码器、译码器的逻辑功能测试和使用方法； 1、学会编码器、译码器应用电路设计的方法； 3、熟悉译码显示电路的工作原理。 二、实验原理： 编码是用文字、符号或者数字表示特定对象的过程，在数字电路中是用二进制数进行编码的，相应的二进制数叫二进制代码。编码器就是实现编码操作的电路。本实验使用的是优先编码器74LS147，当输入端有两个或两个以上为低电平时，将对输入信号级别相对高的优先编码，其引脚排列如图6—1所示。 图6—1 74LS147引脚排列图图6—2 74LS138引脚排列图译码是编码的逆过程，是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。 译码器按照功能的不同，一般分为三类： 1、变量译码器（二进制译码器）：用以表示输入变量的状态，如2—4线、3—8线、4—16线译码器。以3—8线译码器74LS138为例介绍： 图6—2为74LS138的引脚图，其中，A2A1A0为地址输入端，为译码器输出端，为使能端（只有当时，才能进行译码）。 图6—3 74LS42引脚排列图图6—5为CC4511引脚排列图 2、码制变换译码器：用于同一个数据的不同代码之间的相互变换。这种译码器的代表是4—10线译码器，它的功能是将8421BCD码译为十个对象，如74LS42等。它的原理与 74LS138译码器类同，只不过它有四个输入端，十个输出端。4位输入代码共有0000—1111
绝对值编码器简介
绝对值编码器概述 工作原理 绝对值编码器与增量编码器工作原理非常相似。它是一个带有若干个透明和不透明窗口的转动圆盘，用光接收器来收集间断的光束，光脉冲转换成电脉冲后， 由电子输出电路进行 处理，并将电脉冲发送出去。 绝对值代码 绝对值编码器和增量编码器之间主要的差别在于位置是怎么样来确定的：增量编码器的位置是从零位标记开始计算的脉冲数量来确定的，而绝对值编码器的位置是由输出代码的读数来确定的，在一转内每个位置的读数是唯一的。因此，
当电源断开或码盘移位时，绝对值编码器不会丢失实际位 置。 然而，当绝对值编码器的电源一旦重启位置值就会立即替代旧值，而一个增量编码器则需要设置零位标记。 输出代码用于指定绝对位置。很明显首选会是二进制码，因为它可以很容易被外部设备所处理，但是，二进制码是直接从旋转码盘上取得的，由于同时改变的编码状态位数超过一位，所以要求同步输出代码很难。 例如，两个连续的二进制码编码7（0111）变到8（1000），可以注意到所有位的状态都发生了变化。因此，如果你试着读在特定时刻的编码，要保证读数的正确性是很困难的，因为在数据改变的一瞬间同时就有超过一位的状态变化。因此，格雷码在二个连续编码之间（甚至于从最后一个到第一个）只有一位二进码状态变化。 格雷码通过一个简单的组合电路就可以很容易被转换为二进制码。（见如下表单）
格雷余码 当定义位置的个数不是2的幂次方时，从最后一个位置变到最前一个位置，即使是格雷码，同时改变的编码状态也会超过一位。 例如，假设一个每转12个位置的绝对型编码器，其格雷码如右侧所示，显而易见在位置11和0之间变化时，3位二进制码位同时改变状态，可能会引起读数出错，这是不允许的。试用格雷余码，3位二进制就可以维护编码仅仅只有一位状态变化，使得位置0与N值一一对应，这就得到格雷余码。其中，N是这样一个数，从转换成二进制码的格雷余码中减去N，就得到正确的位置值。 超差值N的计算： N=(2n-IMP)/2 式中：IMP IMP是每转的位置数（只能是 偶数）
绝对式光电编码器
绝对式光电编码器 （一)绝对式光电编码器的结构与原理 绝对式光电编码器的核心部件是编码祝．纳码盘内透叫区及不透明区组成。这些：透明区 反不透明K按定编码构成，编码盘L码道的条数就是数码的位数。阁13 [u(a)所不为—— 个4垃自然：：进制编码册的编码盘。钽电容长涂黑部分力个透明R，输：U为“117，则主白部分为透叨 K。输i11为“o”．它毛4条码道，对应诲一条码道有一个光电冗件木接收透过编码双的光线。当 编仍痞；与被测物转抽赵转动时．片采用n位编码盘．则能分辨的角度为： o——36()。／2” 自然二进制码虽然简单．但存在着使用上的问题．这是巾于团束转换点处位置不分叫而引 起的粗大娱差。例如，在出7转换到8的位量时光束要通过编码盘?)111利1000的交界处(或 称汉越区)。山1编悦捻的制造工艺和光敏元件女装的误差．有可能使汝数头的最内圈(而位) 定价值世上的光电几件比其余的超前或落后一点．这构导致可能出现两种极洲的读数值，即 1111和oooo，从而引起读数的粗大误差．这种误差是绝刘不能允许的。
为了避免这种误差．uJ采用格雷码(G，3y code)图案的编码投，表13 3结出丁格 箭码和 自然：：进制码的比较。山此表uJ以看出，格雷码具有代码从任何值转换到相邻值时字节各位 数户仅有一位发生状态变化的特点；闹自然二进制码则不同，代码经常有2—3位甚至4位数 值间N史化的情况。希迪电子这样，采用格雷码的方法即使发生前述的错移．由于它在迎位时相邻界面 团案的转换仅仅发小一个最小量化中仿(最小分辨率)的此变，因而不会产生粗大误差。这种 编码力法称作单位距离性码，是常采用的方菇。 绝对式光电编码器刘府每一条码道有——个光电元件，当码道处于不向角度时，经光电转换 的输出就呈现山不同的数码、如田13—10(b)所不。它的优点是没有触点磨损，因而允许转速 高．员外届缝隙宽度LJJ做得更小，所以精度也很高，其缺点是结构复杂、价格高、光源寿命短。 国内已有14他编码器的定型产品。
编码器测速
飞思卡尔智能车舵机和测速的控制设计与实现 时间：2010-04-1411:53:10来源：电子设计工程作者：雷贞勇谢光骥五邑大学 2．1舵机工作原理 舵机在6V电压下正常工作，而大赛组委会统一提供的标准电源输出电压为7．2V，则需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机的工作电压6V。图2为舵机供电电路。 舵机由舵盘、位置反馈电位计、减速齿轮组、直流动电机和控制电路组成，内部位置反馈减速齿轮组由直流电动机驱动，其输出轴带动一个具有线性比例特性的位置反馈电位器作为位置检测。当电位器转角线性地转换为电压并反馈给控制电路时，控制电路将反馈信号与输入的控制脉冲信号相比较，产生纠正脉冲，控制并驱动直流电机正向或反向转动，使减速齿轮组输出的位置与期望值相符。从而达到舵机精确控制转向角度的目的。舵机工作原理框图如图3所示。 2．2舵机的安装与调节 舵机的控制脉宽与转角在-45°～+45°范围内线性变化。对于对速度有一定要求的智能车，舵机的响应速度和舵机的转向传动比直接影响车模能否以最佳速度顺利通过弯道。车模在赛道上高速行驶，特别是对于前瞻性不够远的红外光电检测智能车，舵机的响应速度及其转向传动比将直接影响车模行驶的稳定性，因此必须细心调试，逐一解决。由于舵机从执行转动指令到响应输出需占用一定的时间，因而产生舵机实时控制的滞后。虽然车模在进入弯道时能够检测到黑色路线的偏转方向，但由于舵机的滞后性，使得车模在转弯过程中时常偏离跑道，且速度越快，偏离越远，极大限制车模在连续弯道上行驶的最大时速，使得车模全程赛道速度很难进一步提高。为了减小舵机响应时间，在遵守比赛规则不允许改造舵机结构的前提下，利用杠杆原理，采用加长舵机力臂的方案来弥补这一缺陷，加长舵机力臂示意图如图4所示。
光电编码器电路图
光电编码器电路图 文章出处：https://www.360docs.net/doc/5d14645380.html, 发布时间：| 35 次阅读| 0次推荐| 0条留言 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。 当光电编码器顺时针旋转时，通道A输出波形超前通道B输出波形90°，D触发器输出Q(波形W1)为高电平，Q(波形W2)为低电平，上面与非门打开，计数脉冲通过(波形W3)，送至双向计数器 74LS193的加脉冲输入端CU，进行加法计数；此时，下面与非门关闭，其输出为高电平(波形W4)。当光电编码器逆时针旋转时，通道A输出波形比通道B输出波形延迟90°，D触发器输出Q(波形W1)为低电平，Q(波形W2)为高电平，上面与非门关闭，其输出为高电平(波形W3)；此时，下面与非门打开，计数脉冲通过(波形W4)，送至双向计数器74LS193的减脉冲输入端CD，进行减法计数。 汽车方向盘顺时针和逆时针旋转时，其最大旋转角度均为两圈半，选用分辨率为360个脉冲/圈的编码器，其最大输出脉冲数为900个；实际使用的计数电路用3片74LS193组成，在系统上电初始化时，
绝对值编码器说明
绝对值型的特点 对应旋转角度以格雷码形式并行输出绝对位置值，而且无需计数器。在通电状态下常时输出旋转角度，因为不用计数，可以在有电气噪声、振动的环境下使用。 而且在掉电和上电时都能正确读出旋转角度，不必回归原点，提高系统的速度。 格雷二进制码是为了弥补二进制码的缺陷而产生的代码。 在二进制码中当从某一个数到下一个数变化时，可能同时有2个以上的数据位发生变化，由于对各位读取的时序上的差异，可能造成读出错误。 为了解决此问题，设计一种代码，使其在从任一数到下一数变化时，只有一个数据位变化，以避免读取错误，这样的代码即格雷二进制码。输出码的转换 使用格雷码时，按以下方式进行二进制，BCD码转换。
输出脉冲数/转 旋转编码器的轴转一圈所输出的脉冲数。对于光学式旋转编码器，通常与旋转编码器内部的光栅的槽相同。（也可在电气上使用输出脉冲数增加到槽数的2倍、4倍。） 增量型 在转动时，可连续输出与旋转角度对应的脉冲数。静止状态不输出。因此，只要对脉部进行计数，就可知旋转的位置。 增量型旋转编码器可任选基准位置。根据在一圈内只输出一次的Z 相信号，可调整基准位置。 绝对值型 与旋转的有无没有关系，可并行输出与旋转角度对应的角度信号，可确认绝对位置。 分辩率 分辩率表示旋转编码器的主轴旋转一周，读出位置数据的最大等分数，绝对值型不以脉冲形式输出，而以代码形式表示当前主轴位置（角度），与增量型不同，相当于增量型的“输出脉冲/转”。 光栅 光学式旋转编码器，其光栅有金属和玻璃两种。如是金属制的开有通光孔（槽）。如是玻璃制的，是在玻璃表面涂了一层遮光膜，在此上面没有透明线条（槽）。槽数少的场合，可在金属圆盘上用冲压加工或腐蚀法开槽，在耐冲击型编码器上使用了金属的光栅。