旋轉編碼器知識
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轉自：http://hi.baidu.com/hhsh7698/blog/item/74ee4512ecd843c8c2fd784d.html 一、旋轉編碼器的原理和特點： 旋轉編碼器是集光機電技術於一體的速度位移傳感器。當旋轉編碼器軸帶動光柵盤旋轉時，經發光元件發出的光被光柵盤狹縫切割成斷續光線，並被接收元件接收產生初始信號。該信號經後繼電路處理後，輸出脈衝或代碼信號。其特點是體積小，重量輕，品種多，功能全，頻響高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能穩定，可靠使用壽命長等特點。 1、增量式編碼器 增量式編碼器軸旋轉時，有相應的相位輸出。其旋轉方向的判別和脈衝數量的增減，需藉助後部的判向電路和計數器來實現。其計數起點可任意設定，並可實現多圈的無限累加和測量。還可以把每轉發出一個脈衝的Z信號，作爲參考機械零位。當脈衝已固定，而需要提高分辨率時，可利用帶90度相位差A，B的兩路信號，對原脈衝數進行倍頻。
2、絕對值編碼器 絕對值編碼器軸旋轉器時，有與位置一一對應的代碼（二進制，BCD碼等）輸出，從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置，而無需判向電路。它有一個絕對零位代碼，當停電或關機後再開機重新測量時，仍可準確地讀出停電或關機位置地代碼，並準確地找到零位代碼。一般情況下絕對值編碼器的測量範圍爲0～360度，但特殊型號也可實現多圈測量。
3、正弦波編碼器 正弦波編碼器也屬於增量式編碼器，主要的區別在於輸出信號是正弦波模擬量信號，而不是數字量信號。它的出現主要是爲了滿足電氣領域的需要－用作電動機的反饋檢測元件。在與其它系統相比的基礎上，人們需要提高動態特性時可以採用這種編碼器。 爲了保證良好的電機控制性能，編碼器的反饋信號必須能夠提供大量的脈衝，尤其是在轉速很低的時候，採用傳統的增量式編碼器產生大量的脈衝，從許多方面來看都有問題，當電機高速旋轉（6000rpm）時，傳輸和處理數字信號是困難的。在這種情況下，處理給伺服電機的信號所需帶寬（例如編碼器每轉脈衝爲10000）將很容易地超過MHz門限；而另一方面採用模擬信號大大減少了上述麻煩，並有能力模擬編碼器的大量脈衝。這要感謝正弦和餘弦信號的內插法，它爲旋轉角度提供了計算方法。這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加，例如可從每轉1024個正弦波編碼器中，獲得每轉超過1000，000個脈衝。接受此信號所需的帶寬只要稍許大於100KHz即已足夠。內插倍頻需由二次系統完成。
旋轉編碼器常用術語： ■輸出脈衝數/轉 旋轉編碼器轉一圈所輸出的脈衝數發，對於光學式旋轉編碼器，通常與旋轉編碼器內部的光柵的槽數相同（也可在電路上使輸出脈衝數增加到槽數的2倍4倍）。 ■分辨率 分辨率表示旋轉編碼器的主軸旋轉一週，讀出位置數據的最大等分數。絕對值型不以脈衝形式輸出，而以代碼形式表示當前主軸位置（角度）。與增量型不同，相當於增量型的“輸出脈衝/轉” 。 ■光柵 光學式旋轉編碼器，其光柵有金屬和玻璃兩種。如是金屬製的，開有通光孔槽；如是玻璃制的，是在玻璃表面塗了一層遮光膜，在此上面沒有透明線條（槽）。槽數少的場合，可在金屬圓盤上用衝牀加工或腐蝕法開槽。在耐衝擊型編碼器上使用了金屬的光柵，它與金屬製的光柵相比不耐衝擊，因此在使用上請注意，不要將衝擊直接施加於編碼器上。 ■最大響應頻率 是在1秒內能響應的最大脈衝數 （例：最大響應頻率爲2KHz，即1秒內可響應2000個脈衝） 公式如下 最大響應轉速（rpm）/60×（脈衝數/轉）=輸出頻率Hz ■最大響應轉速 是可響應的最高轉速，在此轉速下發生的脈衝可響應公式如下： 最大響應頻率（Hz）/ （脈衝數/轉）×60=軸的轉速rpm ■輸出波形 輸出脈衝（信號）的波形。 ■輸出信號相位差 二相輸出時，二個輸出脈衝波形的相對的的時間差。 ■輸出電壓 指輸出脈衝的電壓。輸出電壓會因輸出電流的變化而有所變化。各系列的輸出電壓請參照輸出電流特性圖 ■起動轉矩 使處於靜止狀態的編碼器軸旋轉必要的力矩。一般情況下運轉中的力矩要比起動力矩小。 ■軸允許負荷 表示可加在軸上的最大負荷，有徑向和軸向負荷兩種。徑向負荷對於軸來說，是垂直方向的，受力與偏心偏角等有關；軸向負荷對軸來說，是水平方向的，受力與推拉軸的力有關。這兩個力的大小影響軸的機械壽命 ■軸慣性力矩 該值表示旋轉軸的慣量和對轉速變化的阻力 ■轉速 該速度指示編碼器的機械載荷限制。如果超出該限制，將對軸承使用壽命產生負面影響，另外信號也可能中斷。 ■格雷碼 格雷碼是高級數據，因爲是單元距離和循環碼，所以很安全。每步只有一位變化。數據處理時，格雷碼須轉化成二進制碼。 ■工作電流 指通道允許的負載電流。 ■工作溫度 參數表中提到的數據和公差，在此溫度範圍內是保證的。如果稍高或稍低，編碼器不會損壞。當恢復工作溫度又能達到技術規範 ■工作電壓 編碼器的供電電壓。
二、輸出信號 1、信號序列 一般編碼器輸出信號除A、B兩相（A、B兩通道的信號序列相位差爲90度）外，每轉一圈還輸出一個零位脈衝Z。。 當主軸以順時針方向旋轉時，按下圖輸出脈衝，A通道信號位於B通道之前；當主軸逆時針旋轉時，A通道信號則位於B通道之後。從而由此判斷主軸是正轉還是反轉。
正弦輸出編碼器輸出的差分信號如下圖所示：
2、零位信號 編碼器每旋轉一週發一個脈衝，稱之爲零位脈衝或標識脈衝，零位脈衝用於決定零位置或標識位置。要準確測量零位脈衝，不論旋轉方向，零位脈衝均被作爲兩個通道的高位組合輸出。由於通道之間的相位差的存在，零位脈衝僅爲脈衝長度的一半。 3、預警信號 有的編碼器還有報警信號輸出，可以對電源故障，發光二極管故障進行報警，以便用戶及時更換編碼器。
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