德國(guó)TR編碼器CMV582M-00002工作原理

德國(guó)TR編碼器CMV582M-00002在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于工控定位中。絕對(duì)型編碼器因其高精度，輸出位數(shù)較多，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號(hào)必須確保連接很好，對(duì)于較復(fù)雜工況還要隔離，連接電纜芯數(shù)多，由此帶來(lái)諸多不便和降低可靠性，因此，絕對(duì)編碼器在多位數(shù)輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，編碼器串行輸出的是SSI（同步串行輸出）。旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)式編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤(pán)各道刻線，接觸編碼器是絕對(duì)式編碼器中的一種，它由編碼盤(pán)、電刷和電路組成。圖1是一個(gè)6位二進(jìn)制編碼器。編碼盤(pán)按二進(jìn)制碼制成，出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是應(yīng)用最多的傳感器， 光電編碼器是由碼盤(pán)（光柵盤(pán)）和光電檢測(cè)裝置組成。

碼盤(pán)（光柵盤(pán)）是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，碼盤(pán)（光柵盤(pán)）與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖所示；通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)還可提供相位相差90o的兩路脈沖信號(hào)。編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、一種是直接送至運(yùn)放進(jìn)行信號(hào)調(diào)理輸出；另外一種是將TTL經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換及信號(hào)調(diào)理后再輸出。經(jīng)過(guò)分析與實(shí)際測(cè)試，由于FPGA輸出的信號(hào)相位抖動(dòng)較為嚴(yán)重，甚至?xí)斐尚盘?hào)邊沿不穩(wěn)，而且存在著嚴(yán)重的寄生信號(hào)，因而輸出的偽碼質(zhì)量較差；而如果經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行調(diào)理輸出，

這種影響會(huì)得到削弱，信號(hào)質(zhì)量會(huì)得到提高，因此第二種方法更為可取，在實(shí)際應(yīng)用中，筆者就選擇該方法進(jìn)行電路設(shè)計(jì)樹(shù)脂碼盤(pán)與玻璃碼盤(pán)的工藝接近，也是通過(guò)腐蝕明暗樹(shù)脂表面的鍍鉻，呈現(xiàn)出明暗脈沖，其優(yōu)點(diǎn)是精度高不容易碎隨著轉(zhuǎn)角的不同，輸出相應(yīng)的碼。編碼器的精度取決于碼盤(pán)本身的精度，分辨率則取決于碼道的數(shù)目以獲取的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對(duì)編碼的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量，稱為單圈絕對(duì)式編碼器。如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度范圍，就要用到多圈絕對(duì)式編碼器。編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)中心碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組碼盤(pán)（或多組齒輪，多組碼盤(pán)），在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍，這樣的絕對(duì)編碼器就稱為多圈式絕對(duì)編碼器，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼不重復(fù)，而無(wú)需記憶