如何进行正交编码器测量

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6、资讯登录注册嵌入式系统模拟技术可编程逻辑电源管理测试测量通信与网络工业控制智能电网搜索:AET网页所有网页测试测量-正文如何进行正交编码器测量　NI时间:2010年01月18日字体:大中小关键词:编码器NI编码器及其应用概述编码器是一种机电装备，可以用来测量机械运动或者目标位置。大多数编码器都使用光学传感器来提供脉冲序列形式的电信号，这些信号可以依次转换成运动、方向或位置信息。旋转编码器可以用来测量轴的旋转运动。图1显示了旋转编码器的基本组成部分，包括一个发光二极管（L

7、ED）、一个码盘，以及码盘背面的一个光传感器。这个码盘安置在旋转轴上，上面按一定编码形式排列着不透光和透光的扇形区域。当码盘转动时，不透光扇区能够遮挡光线，而透光扇区则允许光线透过。这样就产生了方波脉冲，可以编译成相应的位置或运动信息。编码器每转通常分为100到6000个扇区。这就表明，100个扇区的编码器可以提供3.6度的精度，而6000个扇区的编码器则可以提供0.06度的精度。线性编码器与旋转编码器的工作原理类似。它采用了一条固定的不透光带取代了旋转码盘，在不透光带表面上有一些透光缝隙，而LED探测器组件则被附

8、在运动体上。图1.光电编码器的组件仅有一路脉冲输出的编码器不能确定旋转的角度，所以用处不大。如果使用两路码道，其扇区之间的相位差为90度（如图2所示），那么通过该正交编码器的两路输出通道就可以确定位置和旋转的方向两个信息。例如，如果通道A相位超前，码盘就以顺时针旋转。如果通道B相位超前，那么码盘就是以逆时针旋转。因此，通过监控脉冲的数目和信号A、B之间的相对相位信息，就可以同时获得旋转的位置和方向信息。图2.正交编码器A和B的输出信号除此之外，有些正交编码器还包含被称为零信号或者参考信号的第三个输出通道。这个通道每

9、旋转一圈输出一个单脉冲。你可以使用这个单脉冲来精确计算某个参考位置。在绝大多数编码器中，这个信号称为Z轴或者索引。为止，本文之前介绍了单端增量式正交编码器。由于A和B信号都以地作为参考信号，所以被称作为单端，并且每个信号只有一根线（或者说只有一端）。而另外一种常用的编码器为差分编码器，它的A和B信号都有两根线。A信号的两根线分别是A’和A，B信号的两根线分别是B’和B。因为这四根线总是输出某个已知电平（0V或者Vcc），所以这种结构也被称为推挽结构。当A是Vcc时A’就是0V，反之，当A是0V时A’就是Vcc。而在

10、单端编码器的情况下，A或者是Vcc或者悬空。采用差分检测可以保证信号的准确性，所以差分编码器通常可以用在电噪声较大的环境中。采用增量式编码器仅能测量出位置的变化信息（从中可以计算出运动速度和加速度），但却无法确定目标的绝对位置。在这里，我们将介绍第三种编码器：绝对式编码器，该类编码器能够获得目标的绝对位置。这种编码器同增量式编码器一样，具有交替变化的不透光扇区和透光扇区。但是绝对式编码器在编码器的码盘上，采用了多组分区形成同心码道，如同靶环一样。同心码道从编码器码盘的中心出发，向外扩展直到码盘外部，每一层码道都比其

11、内层多了一倍的分区。第一层，即最内层的码道，只有一个透光扇区和一个不透光扇区；位于中心的第二层就具有两个透光扇区和两个不透光扇区；而第三层码道的透光扇区和不透光扇区就各有四个。如果编码器有10层码道，那么最外围的码道就有512个扇区；如果有16层码道，那么最外围的码道就有32,767个扇区。因为绝对式编码器的每层码道都比它里面一层的码道多了一倍数目的扇区，所以扇区的数目就形成了二进制计数系统。在这种编码器中，码盘上的每个码道都对应一个光源和一个接收器。这意味着10层码道的编码器就需要10组光源和接收器，而16层码道

12、的编码器就需要16组光源和接收器。绝对式编码器的优势在于您可以降低编码器的转速，可以使编码器的码盘在整个机器运动周期中只转一圈。如果机器运动距离为10英寸，而编码器具有16位精度，那么机器位置的精度就是10/65,536，即0.00015英寸。如果机器的行程更长譬如6英尺，那么粗旋转编码器可以保证跟踪每一英尺距离；第二级称为细旋转编码器可以跟踪1英尺以内的距离。这就意味着，你可以调整粗编码器，使其在整个6英尺距离内旋转一圈；也可以调整细编码器，使其能够分辨的范围为1英尺(即12英寸)。怎样使用编码器进行测量要使用编

13、码器进行测量，必需有一个基本的电子设备即计数器。基本的计数器是通过其几个输入通道，产生一个数值，来表示检测到的边沿（即波形中从低到高或高到低的变化）数目。大多数计数器都有三个相互关联的输入——门限、源和升/降选择。计数器记录源输入中的事件数目，并且根据升/降选择线的状态进行加计数或者减计数。例如：如果升/降状态位”高”，那么计数器加计数；如果升/降状态位”低