编码器知识详解

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编码器的类型与原理

编码器的类型与原理

编码器的类型与原理编码器是一种电子设备,用于将模拟信号或数字信号转换为特定的编码形式。

它是数字通信系统中的重要组成部分,常用于数据传输、信号处理、遥控系统等应用中。

根据不同的工作原理和应用领域,编码器可以分为多种类型。

一、模拟信号编码器模拟信号编码器是将连续变化的模拟信号转换为数字编码的设备。

最常见的模拟信号编码器是脉冲编码调制(PCM)编码器。

PCM编码器通过将模拟信号进行采样、量化和编码处理,将信号转换为数字编码,提高了信号的传输和处理效率。

PCM编码器通常由模拟-数字转换器(ADC)和编码器组成。

二、数字信号编码器数字信号编码器是将已经是数字形式的信号进行特定编码处理的设备。

常见的数字信号编码器包括霍夫曼编码器、熵编码器、差分编码器等。

这些编码器通过在信号中引入冗余、压缩信息等技术手段,对信号进行编码,提高信号传输的可靠性和效率。

数字信号编码器通常由编码器和调制器(调制器)组成。

三、音频编码器音频编码器是将模拟音频信号或数字音频信号进行特定编码处理的设备,常用于音频压缩、音频传输等应用中。

常见的音频编码器有MP3编码器、AAC编码器、FLAC编码器等。

这些编码器通过压缩音频信号中的冗余信息和不可察觉的信号成分,实现了音频数据的高压缩比,并在保证音质的前提下实现了低比特率的音频传输。

四、视频编码器视频编码器是将模拟视频信号或数字视频信号进行特定编码处理的设备,常用于视频压缩、视频传输等应用中。

常见的视频编码器有H.264编码器、H.265编码器、VP9编码器等。

这些编码器通过压缩视频信号中的冗余信息和不可察觉的信号成分,实现了视频数据的高压缩比,并在保证画质的前提下实现了低比特率的视频传输。

五、位置编码器位置编码器是将位置信息转换为特定编码形式的设备,常用于机器人控制、导航系统等应用中。

常见的位置编码器有光学编码器、磁性编码器等。

这些编码器通过将物理位置信息转换为数字编码,实现了对位置的高精度测量和控制。

编码器资料

编码器资料

编码器资料概述编码器是一种电子设备,用于将某种形式的数据转换成对应的编码格式。

它广泛应用于通信、计算机科学、数码产品和工业控制等领域。

本文将介绍编码器的原理、分类和应用。

一、原理编码器的工作原理基于数字信号处理和编码算法。

当输入信号进入编码器时,它会经过特定的处理,转换为与原始信号对应的编码形式。

常见的编码器原理包括:1. 脉冲编码器:通过对输入脉冲进行编码,实现对位置、速度和加速度等参数的测量。

2. 压缩编码器:将输入信号采样并进行压缩编码,以减少数据的存储和传输量。

3. 模拟-数字转换器(ADC):将模拟信号转换为数字形式,常用于音频、视频和图像处理中。

二、分类编码器可以根据不同的标准进行分类:1. 根据输入信号类型:- 光学编码器:通过光电传感器检测运动目标上的光学标记,常用于位置和速度测量。

- 机械编码器:基于传统的机械结构,通过接触或感应运动部件上的物理标记来进行编码。

- 磁编码器:借助磁场感应原理,通过检测磁标记的位置来进行编码。

2. 根据输出编码类型:- 绝对式编码器:每个位置对应一个唯一的编码值,可实现高分辨率的位置检测。

- 增量式编码器:每个位置之间的变化对应一个编码值,常用于速度和方向的测量。

3. 根据编码精度:- 高精度编码器:具有较高的分辨率和重复性,适用于精密的自动控制系统。

- 低精度编码器:适用于一些对分辨率要求不高的应用,如简单机械系统控制。

三、应用编码器广泛应用于各个领域,包括但不限于以下几个方面:1. 通信领域:编码器在数据传输和通信系统中起着重要作用,用于将信号编码为数字格式,以实现高效可靠的数据传输。

2. 计算机科学:编码器在计算机中用于数据压缩、加密和解码操作,提高数据存储和传输的效率。

3. 数码产品:数码相机、音频播放器、移动电话等数码产品中常使用编码器来压缩和解压数据。

4. 工业控制:编码器广泛应用于机器人、数控机床、自动化生产线等工业控制系统中,用于实时监测和控制运动位置和速度。

编码器基础知识

编码器基础知识

编码器基础知识
编码器是计算机科学中的一个重要概念,它涉及到将数据从一种格式转换为另一种格式的过程。

编码器的主要作用是将原始数据转换为计算机可以理解和处理的二进制形式,以便进行存储、传输和处理。

编码器的基本原理是将原始数据按照一定的规则进行转换,这个规则通常是预先定义的。

编码器可以将字符、数字、图像、音频等数据转换为二进制形式,以便计算机可以识别和处理。

编码器的种类有很多,包括ASCII编码、Unicode编码、Base64编码等。

其中,ASCII编码是最常用的编码方式之一,它将字符转换为计算机可以识别的二进制形式。

Unicode编码则是一种国际化的编码方式,它可以表示世界上几乎所有的字符。

Base64编码则是一种用于将二进制数据转换为ASCII字符串的编码方式,它常用于在文本中传输二进制数据。

除了基本的编码方式外,还有一些高级的编码技术,如哈夫曼编码、LZ77等。

这些技术可以进一步提高数据的压缩率和传输效率。

在计算机科学中,编码器是一个非常重要的概念,它涉及到数据的存储、传输和处理。

了解编码器的基本原理和种类,可以帮助我们更好地理解和应用计算机科学中的相关技术。

编码器计数原理

编码器计数原理

编码器计数原理一、编码器的概念编码器是一种用于将某种物理量转换为数字信号的设备,常见的编码器有光电编码器、磁性编码器等。

在计数方面,我们通常使用的是旋转编码器,它可以将旋转角度转换为数字信号输出。

二、旋转编码器的结构旋转编码器通常由一个固定部分和一个可旋转部分组成。

固定部分包括一个光源和两个光电检测器,可旋转部分则是一个带有刻度盘的轴。

刻度盘上通常会有许多等距离的刻度线,并且每个刻度线都会与一个透明窗口相对应。

三、工作原理当轴旋转时,刻度盘上的透明窗口会依次经过两个光电检测器,在经过第一个光电检测器时会产生一次脉冲信号,在经过第二个光电检测器时又会产生一次脉冲信号。

这样就可以通过计算脉冲数量来确定轴所旋转的角度。

四、单通道编码与双通道编码在实际应用中,我们通常使用单通道或双通道编码方式来实现计数。

单通道编码器只有一个光电检测器,每次旋转时只会产生一个脉冲信号。

而双通道编码器则有两个光电检测器,每次旋转时会产生两个脉冲信号。

这样可以更准确地确定轴所旋转的角度。

五、编码器的分辨率编码器的分辨率是指它所能测量的最小角度变化量。

通常来说,分辨率越高,精度越高。

在实际应用中,我们需要根据具体需求选择合适的编码器。

六、应用领域编码器广泛应用于机械加工、自动化控制等领域。

例如,在机床上使用编码器可以实现数控加工;在机器人上使用编码器可以实现精确定位和运动控制。

七、总结通过以上介绍,我们了解了编码器计数原理及其应用领域。

在实际应用中,我们需要根据具体需求选择合适的编码器,并注意其分辨率和精度等参数。

编码器知识详解

编码器知识详解

编码器主要分类编码器可按以下方式来分类。

1、按码盘的刻孔方式不同分类(1)增量型:就是每转过单位的角度就发出一个脉冲信号(也有发正余弦信号,然后对其进行细分,斩波出频率更高的脉冲),通常为A相、B 相、Z相输出,A相、B相为相互延迟1/4周期的脉冲输出,依据延迟关系可以区分正反转,而且通过取A相、B相的上升和下降沿可以进行2或4倍频;Z相为单圈脉冲,即每圈发出一个脉冲。

(2)肯定值型:就是对应一圈,每个基准的角度发出一个与该角度对应二进制的数值,通过外部记圈器件可以进行多个位置的记录和测量。

2、按信号的输出类型分为:电压输出、集电极开路输出、推拉互补输出和长线驱动输出。

3、以编码器机械安装形式分类(1)有轴型:有轴型又可分为夹紧法兰型、同步法兰型和伺服安装型等。

(2)轴套型:轴套型又可分为半空型、全空型和大口径型等。

4、以编码器工作原理可分为:光电式、磁电式和触点电刷式。

常见故障1、编码器本身故障:是指编码器本身元器件消失故障,导致其不能产生和输出正确的波形。

这种状况下需更换编码器或修理其内部器件。

2、编码器连接电缆故障:这种故障消失的几率最高,修理中常常遇到,应是优先考虑的因素。

通常为编码器电缆断路、短路或接触不良,这时需更换电缆或接头。

还应特殊留意是否是由于电缆固定不紧,造成松动引起开焊或断路,这时需卡紧电缆。

3、编码器+5V电源下降:是指+5V电源过低,通常不能低于4.75V,造成过低的缘由是供电电源故障或电源传送电缆阻值偏大而引起损耗,这时需检修电源或更换电缆。

4、肯定式编码器电池电压下降:这种故障通常有含义明确的报警,这时需更换电池,假如参考点位置记忆丢失,还须执行重回参考点操作。

5、编码器电缆屏蔽线未接或脱落:这会引入干扰信号,使波形不稳定,影响通信的精确性,必需保证屏蔽线牢靠的焊接及接地。

6、编码器安装松动:这种故障会影响位置掌握精度,造成停止和移动中位置偏差量超差,甚至刚一开机即产生伺服系统过载报警,请特殊留意。

编码器工作原理

编码器工作原理

编码器工作原理编码器是一种常见的电子设备,用于将物理量转换成数字信号或者编码形式,以便于处理和传输。

它在许多领域中都有广泛的应用,例如工业自动化、通信系统、机器人技术等。

本文将详细介绍编码器的工作原理。

一、编码器的基本原理编码器的基本原理是通过测量和转换输入物理量来生成相应的输出编码。

常见的编码器有旋转编码器和线性编码器两种。

1. 旋转编码器旋转编码器主要用于测量旋转角度或者位置。

它通常由一个旋转轴和一个带有刻度的圆盘组成。

当旋转轴转动时,圆盘上的刻度会与一个传感器进行接触或者挨近,从而生成相应的输出信号。

旋转编码器可以分为增量式编码器和绝对式编码器两种类型。

- 增量式编码器:增量式编码器通过测量旋转轴的角度变化来生成脉冲信号。

它通常由一个光电传感器和一个光栅刻度组成。

当旋转轴旋转时,光栅刻度会使光线在光电传感器上产生脉冲变化,从而生成输出信号。

增量式编码器可以提供角度变化的方向和速度信息。

- 绝对式编码器:绝对式编码器可以直接测量旋转轴的绝对位置。

它通常由一个光电传感器和一个二进制码盘组成。

二进制码盘上的光栅刻度会使光线在光电传感器上产生特定的脉冲组合,从而生成输出信号。

绝对式编码器可以提供旋转轴的精确位置信息。

2. 线性编码器线性编码器主要用于测量直线位移或者位置。

它通常由一个测量尺和一个传感器组成。

当测量尺挪移时,传感器会测量到相应的位移并生成输出信号。

线性编码器可以分为增量式编码器和绝对式编码器两种类型。

- 增量式编码器:增量式线性编码器通过测量测量尺的位移变化来生成脉冲信号。

它通常由一个光电传感器和一个光栅尺组成。

当测量尺挪移时,光栅尺上的光栅刻度会使光线在光电传感器上产生脉冲变化,从而生成输出信号。

增量式线性编码器可以提供位移变化的方向和速度信息。

- 绝对式编码器:绝对式线性编码器可以直接测量测量尺的绝对位置。

它通常由一个光电传感器和一个二进制码尺组成。

二进制码尺上的光栅刻度会使光线在光电传感器上产生特定的脉冲组合,从而生成输出信号。

编码器知识点

编码器知识点一、编码器基本概念1.编码基本概念:将字母、符号等特定信息编成相应N位的二进制代码的过程,称为编码。

2.编码器基本概念:将输入的每个有效的高/低电平信号变成一组对应的二进制代码。

3.编码器的分类: 普通编码器、优先编码器二、普通编码器1.特点:任何时刻只允许输入一个有效的编码信号,输入是有约束的。

即编码器只对惟一的一个有效信号进行编码。

2.引脚图:输入端,输出端(两者数量间的关系)N位(输出)编码器可以表示2N个信息(输入)。

如4位编码器可以表示24即16个信息。

例:3位二进制普通编码器3.逻辑功能:I0-I7中任一个输入高电平编码信号,Y2Y1Y0相对应输出3位二进制数。

(输入与输出间的逻辑关系可用真值表表示)4.真值表(功能表):输入输出端间的逻辑关系(看下标,找规律)(1) 编码输入端:逻辑符号输入I0~I7端上面无非号,这表示编码输入高电平有效。

(2) 编码输出端:Y2、Y1、Y(原码输出)5.读懂8-3线编码器功能表逻辑含义(看下标,找规律,把下标放大方便观看)(1)I0输入为1,其余输入端为0时,输出Y2Y1Y0=000(看作一组三位二进制数的原码)逻辑含义:当I0输入为1-----指该输入端输入有效编码信号时(类似于计算器中按下数字“0”键)其余输入端为0时-----指该输入端输入无效编码信号(类似于计算器中没有被按下的其余按键)输出Y2Y1Y0=000,相当于输出端输出十进制0(与输入端下标相对应)(类似于计算器输出数码“0”)(当然这实际还包含了显示等过程)(2)I1输入为1,其余输入端为0时,输出Y2Y1Y0=001逻辑含义:当I1输入为1-----指该输入端输入有效编码信号时类似于计算器中按下数字“1”键其余输入端为0时-----指该输入端输入无效编码信号类似于计算器中没有被按下的其余按键输出Y2Y1Y0=001,相当于输出端输出数码1(与输入端下标相对应)类似于计算器输出数码“1”。

编码器基础知识

编码器基础知识编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

编码器把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺。

按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种;按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。

增量式编码器是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,用脉冲的个数表示位移的大小。

绝对式编码器的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。

一、编码器的分类根据检测原理,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度,从而可方便的判断出旋转方向,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。

1.2 绝对式编码器绝对式编码器是直接输出数字的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘,每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区树木是双倍关系,码盘上的码道数是它的二进制数码的位数,在吗盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件,当吗盘处于不同位置时,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书一个固定的与位置相对应的数字码。

显然,吗道必须N条吗道。

目前国内已有16位的绝对编码器产品。

1.3 混合式绝对编码器混合式绝对编码器,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。

二、光电编码器的应用增量型编码器与绝对型编码器区别1、角度测量汽车驾驶模拟器,对方向盘旋转角度的测量选用光电编码器作为传感器。

编码器原理及介绍

4.1编码器 编码器 就编码形式来分,可分为直接编码器(全量编码器,绝对 就编码形式来分,可分为直接编码器(全量编码器, 直接编码器 编码器) 增量编码器。 编码器)和增量编码器。 就传感元件来分,可分为接触传感编码器(开关编码器) 就传感元件来分,可分为接触传感编码器(开关编码器) 接触传感编码器 和非接触传感编码器(光电编码器, 编码器 编码器) 和非接触传感编码器(光电编码器,LC编码器) 。 接触传感编码器 4.1.1直接编码器 直接编码器 直接编码器也称为全量编码器,全量式编码器能够产生全 直接编码器也称为全量编码器, 量程的各个编码信号,不需要记数装置, 量程的各个编码信号,不需要记数装置,当受到大的干扰而 丢数时,编码器能够记住当前编码器的位置, 丢数时,编码器能够记住当前编码器的位置,因而可靠性较 高,但结构复杂。 但结构复杂。
Ri = Bi+1 ⊕ Bi
01001 → 1101
Bi = Bi+1 ⊕ Ri
例1: :
例2: 1101 → 01001 :
0 1 0 0 1 1 1 0 1
1 1 0 1 0 1 0 0 1
由于循环码相邻两个数之间总是只有一个位变化, 由于循环码相邻两个数之间总是只有一个位变化,从而避免 了偶然编码错误(冒大数)的现象。 了偶然编码错误(冒大数)的现象。 3、循环码与二进制码之间的相互转换 、 比较二进制码与循环码: 比较二进制码与循环码: 循环码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 表示二进制码, 表示循环码, 用Bn~B0表示二进制码,Rn~R0表示循环码,比较上面可以 发现: 发现:

编码器介绍

编码器介绍编码器是一种将模拟量信号转换为数字信号的设备或电路。

它将连续的模拟信号离散化,将其表示为数字形式,以便于数字系统的处理和传输。

编码器在许多领域都有广泛的应用,如通信、控制系统、图像处理等。

编码器的基本原理是利用采样和量化的方法将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

它将模拟信号分为若干个离散的时间间隔,并在每个时间间隔内对信号进行采样并量化。

采样是指在固定的时间间隔内对信号进行测量,而量化是将采样得到的信号值映射到一组离散的数值。

光电编码器是一种常见的直接型编码器,它利用光电传感器和标尺来实现信号的转换。

标尺上刻有一系列编码条纹,光电传感器通过测量这些条纹的变化来获取信号值。

光电编码器具有高精度、高分辨率和快速响应的特点,常用于机械设备的位置检测和运动控制。

磁编码器也是一种常见的直接型编码器,它利用磁场传感器和磁标尺来实现信号的转换。

磁标尺上采用磁性材料制成的条纹,磁场传感器通过检测磁场的变化来获取信号值。

磁编码器具有高抗干扰性和耐磨性的特点,适用于恶劣环境下的使用。

增量编码器是一种常见的间接型编码器,它将输入信号转换为脉冲信号来表示变化。

增量编码器通常包含两个通道,一个是计数通道,用于计算脉冲的数量;另一个是方向通道,用于确定脉冲的方向。

增量编码器可以实时监测信号的变化,并精确计算出位移和速度等信息。

绝对编码器是一种直接读取信号精确值的编码器,在每个位置上都有唯一的编码值。

绝对编码器通常包含多个轨道,每个轨道都对应一个编码值。

绝对编码器具有高精度和高可靠性的特点,适用于对位置要求较高的应用。

编码器在通信系统中起到了重要的作用,它可以将模拟信号转换为数字信号进行传输。

在音频和视频编码中,编码器将模拟音频和视频信号转换为数字信号,以便于存储和传输。

编码器可以采用不同的压缩算法来实现信号的压缩,并保证重要信息的传输。

总之,编码器是一种将模拟信号转换为数字信号的设备或电路,它在现代电子技术中有着广泛的应用。

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光电编码器的工作原理光电编码器,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。

的两路脉冲信号。

编码器的分类根据检测原理,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。

,从而可方便的判断出旋转方向,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。

1.2 绝对式编码器绝对式编码器是直接输出数字的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘,每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区树木是双倍关系,码盘上的码道数是它的二进制数码的位数,在吗盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件,当吗盘处于不同位置时,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书一个固定的与位置相对应的数字码。

显然,吗道必须N条吗道。

目前国内已有16位的绝对编码器产品。

1.3 混合式绝对编码器混合式绝对编码器,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。

光电编码器的应用1、角度测量汽车驾驶模拟器,对方向盘旋转角度的测量选用光电编码器作为传感器。

重力测量仪,采用光电编码器,把他的转轴与重力测量仪中补偿旋钮轴相连,扭转角度仪,利用编码器测量扭转角度变化,如扭转实验机、渔竿扭转钓性测试等。

摆锤冲击实验机,利用编码器计算冲击是摆角变化。

2、长度测量计米器,利用滚轮周长来测量物体的长度和距离。

拉线位移传感器,利用收卷轮周长计量物体长度距离。

联轴直测,与驱动直线位移的动力装置的主轴联轴,通过输出脉冲数计量。

介质检测,在直齿条、转动链条的链轮、同步带轮等来传递直线位移信息。

3、速度测量线速度,通过跟仪表连接,测量生产线的线速度角速度,通过编码器测量电机、转轴等的速度测量4、位置测量机床方面,记忆机床各个坐标点的坐标位置,如钻床等自动化控制方面,控制在牧歌位置进行指定动作。

如电梯、提升机等5、同步控制通过角速度或线速度,对传动环节进行同步控制,以达到张力控制光电旋转编码器在工业控制中的应用--------------------------------------------------------------------------------1.概述在工业控制领域,编码器以其高精度、高分辨率和高可靠性而被广泛用于各种位移测量。

目前,应用最广泛的是利用光电转换原理构成的非接触式光电编码器。

光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检测装置。

作为一次光电传感检测元件的光电编码器,具有精度高、响应快、抗干扰能力强、性能稳定可靠等显著的优点。

按结构形式可分为直线式编码器和旋转式编码器两种类型。

图图l所示为旋转编码器的基本原理:主轴与两块圆光栅盘相连,光射入并通过该光栅时,分别用两个光栅面感光。

由于两个感光面具有90度的相位差。

因此将该输出输入数字加减计算器,就能以分度值来表示角度。

旋转编码器主要由光栅、光源、检读器、信号转换电路、机械传动等部分组成。

从光电编码器的输出信号种类来划分,可分为增量式和绝对值式两大类,其中绝对值式又分为单圈和多圈两种。

2.发展历程2.1从接近开关与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,随着工业控制的不断发展,对精确定位的要求越来越高,选用旋转编码器的应用优点就更加突出了。

信息化:除了定位,控制室还知道被控器件的具体位置。

柔性化:定位可以在控制室柔性调整。

现场安装的方便、安全和长寿:拳头大小的一个旋转编码器,可以测量从几个微米到几百米的距离,n个工位。

只要解决旋转编码器的安全安装问题,就可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦以及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,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。

2.2从增量式编码器到绝对式编码器旋转增量式编码器转动时输出脉冲,通过计数设备来知道其位置,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,在工业控制中就有每次操作先找参考点,开机找零等方法。

比如,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。

这样的方法对有些工业控制项目比较麻烦,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),这就称为位绝对编码器。

这样的编码器是由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的唯一性,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。

由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器,已经越来越多地应用于工业控制定位中。

2.3从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器旋转单圈绝对式编码器,以转动中测量光码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过360°时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码器只能用于旋转范围360°以内的测量,称为单圈绝对式编码器。

如果要测量旋转超过360°范围,就要用到多圈绝对式编码器。

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。

另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多这样在安装时不需费劲找零点,将某一中间位置作为起始点就可以了,大大简化了安装调试难度。

多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显,已经越来越多地应用于工业控制定位中。

3.信号输出编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出等输出形式。

3.1并行输出对于绝对编码器,信号并行输出是时间上数据同时发出:空间上,每个位数的数据各占用一根线缆。

对于位数不高的绝对编码器,一般就直接以此形式输出数码,可直接进入PLC或上位机的I/O接口。

这种方式输出即时,连接简单。

但是,对于位数较多的绝对编码器,有许多芯电缆,由此带来工程难度和诸多不便、降低了可靠性。

因此,在绝对编码器多位数输出一般不采用并行输出型,而是选用串行输出或总线型输出。

3.2串行输出串行输出是时间上数据按照约定,有先后输出;空间上,所有位数的数据都在一组电缆上(先后)发出。

这种约定称为“通讯协议”,其连接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。

串行输出连接线少,传输距离远,可靠性就大大提高了,但传输速度比并行输出慢。

3.3现场总线型输出现场总线型编码器是多个编码器各以一对信号线连接在一起,通过设定地址,用通讯方式传输信号。

信号的接收设备只需一个接口,就可以读多个编码器信号。

常用总线型编码器有PROFIBUS-DP、CAN、DeviceNet、Interbus等。

总线型编码器可以节省连接线缆、接收设备接口,传输距离远,在多个编码器集中控制的情况下还可以大大节省成本。

3.4变送一体型输出信号已经在编码器内换算后直接变送输出,其有模拟量4-20mA输出、RS485数字输出、USB输出、14位并行输出。

4.工业控制中的应用光电旋转编码器结构简单,广泛应用于高精度角度、位移检测系统中,例如数控机床等。

4.1脉冲盘式角度—数字编码器在一个圆盘的边缘上开有相等角距的缝隙(分成透明和不透明的部分),在开缝圆盘两边分别安装光源及光敏元件,当圆盘随工作轴一起转动时,每转过一个续隙就发生一次光线的明暗变化,经过光敏元件就产生一次电信号的变化,经整形、放大,就可以得到一定幅值和功率的电脉冲信号,脉冲数等于转过的缝隙数,将上述信号送到计数器,则计数码就反映了圆盘的转角。

为了判断旋转方向,可以采用两套光电装置,它们在空间的相对位置有一定的关系,保证它们产生的信号在相位上相差1/4周期。

正转时光敏元件2比光敏元件1先感光,此时与门DAl有输出,将加减控制触发器置“1”,使可逆计数器的加法母线为高电位.同时DAl的输出脉冲又经或门达到可逆计数器的计数输入端,计数器进行加法计数。

反转时则光敏元件1比元件2先感光,计数器进行减法计数,这样就可以识别旋转方向,自动进行加减法计数计数。

由于它每次反映的都是相对于上次角度的增量,所以这种测量属于增量法。

图2 辨向环节逻辑电路框图4.2光电式角度—数字编码器码盘式角度-数字编码器是按角度直接进行编码的传感器。

按码盘结构可分为接触式、光电式和电磁式。

无论哪种型式.码盘的结构原理是相同的。

4.2.1、码盘的结构和工作原理图4是一个接触式四位二进制码盘。

涂黑部分是导电区。

所有导电部分连在一起接高电位。

空白部分为绝缘区。

在每圈码道上都有一个电刷,电刷经电阻接地。

当码盘与轴一起旋转时。

申刷上将出现相应的电位,对应—定的数码。

若采用n位码盘,则能分辨的角度α为360°/2n。

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