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编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种;按照工作原理编码器可分为增量式和式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关。
就以光电编码器来说进行细分又有三种类型,有增量式编码器、式编码器、混合式编码器。其中的增量式编码器多用于转轴转速测量,式编码器多用于转轴空间位置的测量,而混合式编码器其实就是增量式编码器和式编码器的组合体,后端是置入处理芯片的。所以说其实这三类编码器都具有测量转子转速及空间位置的功能。
编码器如何实现物理量的测量?这得从其原理出发。因此来说说增量式编码器工作原理。
被测转轴带动它的转轴转动从而使光电码盘转动。关键部位就是光电码盘,在其周边刻有节距相等的辐射状窄缝,而且是两组透明的检测窄缝,这两组透明的检测窄缝是错开1/4节距,因此两个光电变换器输出信号在相位上相差90度。当工作时,鉴向盘不动的,只有主码盘和其转轴是跟被测转轴一起转动的,使发出的光源投射到主码盘和鉴向盘上。
假如主码盘的不透明区域和鉴向盘的透明窄缝对齐,投射光线是被全部遮挡的,此时编码器输出的电压信号是小的。假如主码盘的透明区域和鉴向盘透明窄缝对齐,投射光线是全部透过的,此时编码器输出的电压信号是大的。
就是输出的两组电压信号,属于两路正交脉冲。图中的Z是一路零脉冲,它的作用是用来校正每转编码器产生的脉冲个数,将误差控制在每转之内,避免积累误差的产生。
区别电机转子旋转方向,根据A和B这两路脉冲信号相位来判断电机转子是正转还是反转。但增量式编码器有优点也有缺点,优点是实现小型化容易、结构简单、响应速度快,缺点是掉电后容易丢数据,还容易积累误差。
综上所述,可利用增量式编码器用于电机转子转速及转子初始位置等检测。
例如转速测量;根据电机转速表达式n=60•m/T•N可知,只要知道光电码盘每转输出脉冲数N就可得知电机转子转速。