「自控元件及线路」11.1 编码器 (码盘) In 巴西队世界杯名单 @2025-11-12 00:23:13
本节介绍增量式、绝对式、混合式编码器的结构及原理
文章目录
编码器
增量式码盘
原理
寻零
分辨率与倍频电路
总结
绝对值码盘
原理
编码改进
总结
混合式码盘
一些精密仪器和电子设备需要检测其运动状态，除了前面提到的旋转变压器以外，还有更加精密的选择：编码器和光栅
编码器
编码器俗称码盘，是机械与电子结合的精密测量器件。一般用于检测旋转角度、移动距离和旋转或移动的速度。
其工作原理是将信息刻在码盘上，通过光电原理或电磁原理将码盘的机械转角转换成脉冲或数字形式输出。 根据其结构和原理可以分为：
旋转式、直线式
接触式、光电式、电磁式
根据输出信号的基本形式，可以分为：
增量式：机械角->周期性电信号->计数脉冲。通过脉冲个数表示位移大小
绝对式：机械角->数字码。通过数字码识别当前所处的位置
增量式码盘
原理
光电式编码器一般由透镜、码盘、光敏元件和放大整形电路组成。 对于增量式编码器，还有光阑板。 光线穿过码盘窄缝和光阑板窄缝，照射到光电传感器上。当码盘转动时，光强随转角周期性变化，每转过一个节距L为一个周期。取光电传感器输出信号的基波，则可以用正弦信号来表示光电传感器的输出。
根据两组光阑板，产生相位差为90度的两路信号，经过逻辑电路处理后就可以判别转动方向。进一步处理可以得到转角和转速。
假设编码器如上图，信号处理的原理：
首先将光电传感器输出信号进行整形，变为01逻辑信号。以B组光栅信号为基准，如果正转，则b高电平区间a从0变1；如果反转，则b高电平区间a从1变0。可以利用反相、微分、取与的逻辑运算，分出正转脉冲和反转脉冲。
每输出一个脉冲，表示码盘转过了一个节距，对应一个固定的角度。将正、反转脉冲送入可逆计数器的加、减计数端，求得脉冲数 N N N，每个脉冲对应角度增量 Δ \Delta <