增量式編碼器工作原理

增量式旋轉(zhuǎn)編碼器通過兩個光敏接收管來轉(zhuǎn)化角度碼盤的時序和相位關(guān)系，得到角度碼盤角度位移量的增加（正方向）或減少（負(fù)方向）。

增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理如下圖所示。

圖中A、B兩點(diǎn)的間距為S2，分別對應(yīng)兩個光敏接收管，角度碼盤的光柵間距分別為S0和S1。

當(dāng)角度碼盤勻速轉(zhuǎn)動時，可知輸出波形圖中的S0：S1：S2比值與實(shí)際圖的S0：S1：S2比值相同，同理，當(dāng)角度碼盤變速轉(zhuǎn)動時，輸出波形圖中的S0：S1：S2比值與實(shí)際圖的S0：S1：S2比值仍相同。

通過輸出波形圖可知每個運(yùn)動周期的時序?yàn)椋?/p>

我們把當(dāng)前的A、B輸出值保存起來，與下一個到來的A、B輸出值做比較，就可以得出角度碼盤轉(zhuǎn)動的方向，

如果光柵格S0等于S1時，也就是S0和S1弧度夾角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度碼盤運(yùn)動位移角度為S0弧度夾角的1/2，再除以所用的時間，就得到此次角度碼盤運(yùn)動的角速度。

S0等于S1時，且S2等于S0的1/2時，1/4個運(yùn)動周期就可以得到運(yùn)動方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1個運(yùn)動周期才可以得到運(yùn)動方向位和位移角度了。

我們常用的鼠標(biāo)的滾輪也是這個原理。

實(shí)際使用的增量式編碼器輸出三組方波脈沖A、B和Z（有的叫C相）相。A、B兩組脈沖相位差90º，可以判斷出旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度。而Z相脈沖又叫做零位脈沖（有時也叫索引脈沖），為每轉(zhuǎn)一周輸出一個脈沖，Z相脈沖代表零位參考位，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位，專門用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位，如下圖所示。

增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，有相應(yīng)的脈沖輸出，其計數(shù)起點(diǎn)可以任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)多圈無限累加和測量。編碼器軸轉(zhuǎn)動一圈會輸出固定的脈沖數(shù)，脈沖數(shù)由編碼器碼盤上面的光柵的線數(shù)所決定，編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少通或暗的刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或稱作多少線，一般在每轉(zhuǎn)5~10000線，當(dāng)需要提高分辯率時，可利用90度相位差的A、B兩路信號進(jìn)行倍頻或者更換高分辯率編碼器。

增量型編碼器精度取決于機(jī)械和電氣的因素，這些因素有：光柵分度誤差、光盤偏心、軸承偏心、電子讀數(shù)裝置引入的誤差以及光學(xué)部分的不精確性，誤差存在于任何編碼器中。

編碼器的信號輸出有正弦波（電流或電壓）、方波（TTL、HTL）等多種形式。并且都可以用差分驅(qū)動方式，含有對稱的A+/A-、B+/B-、Z+/Z-三相信號，由于帶有對稱負(fù)信號的連接，電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場為0，信號穩(wěn)定衰減小，抗干擾*，可傳輸較遠(yuǎn)的距離，例如：對于TTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達(dá)150米。對于HTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達(dá)300米。

增量式編碼器的應(yīng)用

增量式光電編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個輸出脈沖信號就對應(yīng)于一個增量位移，但是不能通過輸出脈沖區(qū)別出在哪個位置上的增量。它能夠產(chǎn)生與位移增量等值的脈沖信號， 其作用是提供一種對連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，它是相對于某個基準(zhǔn)點(diǎn)的相對位置增量，不能夠直接檢測出軸的位置信息。

增量式編碼器主要應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床及機(jī)械附件、機(jī)器人、自動裝配機(jī)、自動生產(chǎn)線、電梯、紡織機(jī)械、縫制機(jī)械、包裝機(jī)械（定長）、印刷機(jī)械（同步）、木工機(jī)械、塑料機(jī)械（定數(shù)）、橡塑機(jī)械、制圖儀、測角儀、療養(yǎng)器雷達(dá)等。

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