我們目前生產(chǎn)和使用的傳動裝置大多采用的是半閉環(huán)控制方式,大多數(shù)的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家均將位置編碼器內(nèi)置于驅(qū)動電機端部,間接測量執(zhí)行部件的實際位置或位移。
編碼器是一種光學(xué)式位置檢測元件,編碼盤直接裝在電機的旋轉(zhuǎn)軸上,以測出軸的旋轉(zhuǎn)角度位置和速度變化,其輸出信號為電脈沖。
編碼器以讀出方式來分,有接觸式和非接觸式兩種。接觸式采用電刷輸出,電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”。
編碼器以檢測原理來分,有光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。
編碼器以測量方式來分,有直線型編碼器(光柵尺、磁柵尺)、旋轉(zhuǎn)型編碼器。
編碼器以信號原理(刻度方法及信號輸出形式)來分,有增量型編碼器、型編碼器和混合式三種。






增量式編碼器分類
根據(jù)不同的工作原理和結(jié)構(gòu),增量式編碼器可以分為以下幾類:
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光學(xué)增量式編碼器:采用光電二極管作為感應(yīng)器,通過光柵、光柵或光圓盤等光學(xué)元件來實現(xiàn)脈沖信號的產(chǎn)生。光學(xué)增量式編碼器具有高分辨率和較高的精度,適用于要求較高的測量場景。
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磁性增量式編碼器:利用磁性材料和霍爾傳感器等磁敏元件來感知磁場變化,并將其轉(zhuǎn)化為脈沖信號。磁性增量式編碼器具有較強的抗干擾能力和耐用性,適用于工業(yè)環(huán)境或高溫、高濕度等惡劣條件下的測量應(yīng)用。
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電容式增量式編碼器:利用電容變化來感知物體的位置和運動,通過電容傳感器將電容信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號。電容式增量式編碼器具有高靈敏度和精度,適用于微小位移或微觀測量。

嚴(yán)格地講,方波高只能做4倍頻,什么是角度編碼器,雖然有人用時差法可以分的更細,但那基本不是增量編碼器推薦的,更高的分頻要用增量脈沖信號是SIN/COS類正余弦的信號來做,后續(xù)電路可通過讀取波形相位的變化,用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路來細分,5倍、10倍、20倍,甚至100倍以上,分好后再以方波波形輸出(PPR)。分頻的倍數(shù)實際是有限制的,首先,模數(shù)轉(zhuǎn)換有時間響應(yīng)問題,模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度與分辨的度是一對矛盾,不可能細分,分的過細,高精度角度編碼器,響應(yīng)與度就有問題;其次,原編碼器的刻線精度,輸出的類正余弦信號本身一致性、波形度是有限的,分的過細,只會把原來碼盤的誤差暴露得更明顯,而帶來誤差。細分做起來容易,但要做好卻很難,其一方面取決于原始碼盤的刻線精度與輸出波形度,旋轉(zhuǎn)角度編碼器,另一方面取決于細分電路的響應(yīng)速度與分辨度。例如,德國的工業(yè)編碼器,推薦的佳細分是20倍,更高的細分是其推薦的精度更高的角度編碼器,但旋轉(zhuǎn)的速度是很低的。
一個增量編碼器細分后輸出A/B/Z方波的,角度編碼器,還可以再次4倍頻,但是請注意,細分對于編碼器的旋轉(zhuǎn)速度是有要求的,一般都較低。另外,如原始碼盤的刻線精度不高、波形不,或細分電路本身的限制,細分也許會波形嚴(yán)重失真,大小步,丟步等,選用及使用時需注意。
前面的問題:一個正余弦A/B輸出360PPR的增量編碼器,小分辨角度可能是0.01度(如果25倍分頻,且原始碼盤精度有保證)。
有些增量編碼器,其原始刻線可以是2048線(2的11次方,11位),通過16倍(4位)細分,得到15位PPR,再次4倍頻(2位),得到了17位(Bit)的分辨率,這就是有些日系編碼器的17位高位數(shù)編碼器的得來了,它一般就用“位,Bit”來表達分辨率了。這種日系的編碼器在較快速度時,內(nèi)部仍然要用未細分的低位信號來處理輸出的,要不然響應(yīng)就跟不上了,所以不要被它的“17位”迷惑了。

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