光電編碼器原理及應用電路
根據檢測原理,編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式。根據其刻度方法及信號輸出形式,可分為增量式、絕對式以及混合式三種。
1.1增量式編碼器
增量式編碼器是直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相;A、B兩組脈沖相位差90海傭煞獎愕嘏卸銑魴較潁Z相為每轉一個脈沖,用于基準點定位。它的優(yōu)點是原理構造簡單,機械平均壽命可在幾萬小時以上,抗干擾能力強,可靠性高,適合于長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉動的絕對位置信息。
1.2絕對式編碼器
絕對編碼器是直接輸出數字量的傳感器,在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道,每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成,相鄰碼道的扇區(qū)數目是雙倍關系,碼盤上的碼道數就是它的二進制數碼的位數,在碼盤的一側是光源,另一側對應每一碼道有一光敏元件;當碼盤處于不同位置時,各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平信號,形成二進制數。這種編碼器的特點是不要計數器,在轉軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應的數字碼。顯然,碼道越多,分辨率就越高,對于一個具有 N位二進制分辨率的編碼器,其碼盤必須有N條碼道。目前國內已有16位的絕對編碼器產品。
絕對式編碼器是利用自然二進制或循環(huán)二進制(葛萊碼)方式進行光電轉換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形,絕對編碼器可有若干編碼,根據讀出碼盤上的編碼,檢測絕對位置。編碼的設計可采用二進制碼、循環(huán)碼、二進制補碼等。它的特點是:
1.2.1可以直接讀出角度坐標的絕對值;
1.2.2沒有累積誤差;
1.2.3電源切除后位置信息不會丟失。但是分辨率是由二進制的位數來決定的,也就是說精度取決于位數,目前有10位、14位等多種。
1.3混合式絕對值編碼器
混合式絕對值編碼器,它輸出兩組信息:一組信息用于檢測磁極位置,帶有絕對信息功能;另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。
光電編碼器是一種角度(角速度)檢測裝置,它將輸入給軸的角度量,利用光電轉換原理轉換成相應的電脈沖或數字量,具有體積小,精度高,工作可靠,接口數字化等優(yōu)點。它廣泛應用于數控機床、回轉臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設備中。
2. 光電編碼器的應用電路
2.1 EPC-755A光電編碼器的應用
EPC-755A光電編碼器具備良好的使用性能,在角度測量、位移測量時抗干擾能力很強,并具有穩(wěn)定可靠的輸出脈沖信號,且該脈沖信號經計數后可得到被測量的數字信號。因此,我們在研制汽車駕駛模擬器時,對方向盤旋轉角度的測量選用EPC-755A光電編碼器作為傳感器,其輸出電路選用集電極開路型,輸出分辨率選用360個脈沖/圈,考慮到汽車方向盤轉動是雙向的,既可順時針旋轉,也可逆時針旋轉,需要對編碼器的輸出信號鑒相后才能計數。圖2給出了光電編碼器實際使用的鑒相與雙向計數電路,鑒相電路用1個D觸發(fā)器和2個與非門組成,計數電路用3片74LS193組成。
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