讀懂編碼器的工作原理及增量型編碼器
2020-9-24新聞
在現(xiàn)場的工業(yè)控制中，經(jīng)常要使用到編碼器。什么是編碼器？它又是如何工作的呢？今天這篇文章我們就來聊聊編碼器的工作原理并詳細(xì)討論下增量型編碼器。
編碼器，英文名稱“encoder”，它是一種能把距離（直線位移）和角度（角位移）轉(zhuǎn)換成電信號并輸出的傳感器。編碼器通常用于工業(yè)的運(yùn)動控制中，用于測量并反饋被測物體的位置和狀態(tài)，如機(jī)床、機(jī)器人、電機(jī)反饋系統(tǒng)以及測量和控制設(shè)備等。
根據(jù)工作原理的不同，編碼器可分為光電編碼器（optical encoder）、磁性編碼器（magnetic encoder）、電感式編碼器（inductive encoder）和電容式編碼（capacitive encoder）等等，使用最多的是光電編碼器。
光電編碼器（optical encoder）的組成包括：連接軸（Shaft），碼盤（Code disk），光源（Light Source），輸出電路（Output circuit）及外殼和連接法蘭等，如下圖：
連接軸與碼盤相連，并與被測物體相連，隨著被測物體（如電機(jī)）的轉(zhuǎn)動，碼盤也跟著轉(zhuǎn)動，通過碼盤的光會發(fā)生明暗相間的變化，接收端的光敏元件會檢測到這種變化，并轉(zhuǎn)化成電信號進(jìn)行輸出。
根據(jù)碼盤結(jié)構(gòu)的不同，編碼器又可以分為增量型編碼器和絕對編碼器，這篇文章我們主要討論增量型編碼器。
增量型編碼器，英文名稱“Incremental encoder”，它的碼盤被分成大小相等的明暗相間的光柵，隨著碼盤的轉(zhuǎn)動，接收端會檢測到光的0和1的變化，并轉(zhuǎn)換成電信號脈沖向外輸出。通過對脈沖的計數(shù)，就能確定位移的大小，如下圖：
為了區(qū)分正反轉(zhuǎn)及檢測零點，實際使用的碼盤比上圖要復(fù)雜些，通常包括三個部分：A相，B相和Z相，A相與B相相差1/4周期（相位差90度），可以用來區(qū)分正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)；Z相為單圈脈沖，碼盤轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一次，可以用作編碼器的參考零位，如下圖：
增量型編碼器的輸出波形如下圖：
由于采用脈沖計數(shù)的方式，增量型編碼器在測量前必須先尋找參考零位，因此它的測量結(jié)果是相對的。另外增量型編碼器的數(shù)據(jù)斷電后會丟失。
