旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出電路以及常用術(shù)語介紹

旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出(REP)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器軸帶動光柵盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤狹縫切割成斷續(xù)光線，并被接收元件接收產(chǎn)生初始信號。該信號經(jīng)后繼電路處理后，輸出脈沖或代碼信號。旋轉(zhuǎn)編碼器的特點(diǎn)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(wěn)定，可靠使用壽命長等特點(diǎn)。其主要種類有增量式編碼器、絕對值編碼器、正弦波編碼器。

輸出電路圖解

1、NPN電壓輸出和NPN集電極開路輸出線路

PNP開路集電極輸出

電壓輸出

此線路僅有一個(gè)NPN型晶體管和一個(gè)上拉電阻組成，因此當(dāng)晶體管處于靜態(tài)時(shí)，輸出電壓是電源電壓，它在電路上類似于TTL邏輯，因而可以與之兼容。在有輸出時(shí)，晶體管飽和，輸出轉(zhuǎn)為0VDC的低電平，反之由零跳向正電壓。

隨著電纜長度、傳遞的脈沖頻率、及負(fù)載的增加，這種線路形式所受的影響隨之增加。因此要達(dá)到理想的使用效果，應(yīng)該對這些影響加以考慮。集電極開路的線路取消了上拉電阻。這種方式晶體管的集電極與編碼器電源的反饋線是互不相干的，因而可以獲得與編碼器電壓不同 的電流輸出信號。

2、PNP和PNP集電極開路線路

該線路與NPN線路是相同，主要的差別是晶體管，它是PNP型，其發(fā)射極強(qiáng)制接到正電壓，如果有電阻的話，電阻是下拉型的，連接到輸出與零伏之間。

3、推挽式線路

這種線路用于提高線路的性能，使之高于前述各種線路。事實(shí)上，NPN電壓輸出線路的主要局限性是因?yàn)樗鼈兪褂昧穗娮?，在晶體管關(guān)閉時(shí)表現(xiàn)出比晶體管高得多的阻抗，為克服些這缺點(diǎn)，在推挽式線路中額外接入了另一個(gè)晶體管，這樣無論是正方向還是零方向變換，輸出都是低阻抗。推挽式線路提高了頻率與特性，有利于更長的線路數(shù)據(jù)傳輸，即使是高速率時(shí)也是如此。信號飽和的電平仍然保持較低，但與上述的邏輯相比，有時(shí)較高。任何情況下推挽式線路也都可應(yīng)用于NPN或PNP線路的接收器。

4、長線驅(qū)動器線路

當(dāng)運(yùn)行環(huán)境需要隨電氣干擾或編碼器與接收系統(tǒng)之間存在很長的距離時(shí)，可采用長線驅(qū)動器線路。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收在兩個(gè)互補(bǔ)的通道中進(jìn)行，所以干擾受到抑制(干擾是由電纜或相鄰設(shè)備引起的)。這種干擾可看成“共模干擾”。此外，總線驅(qū)動器的發(fā)送和接收都是以差動方式進(jìn)行的，或者說互補(bǔ)的發(fā)送通道上是電壓的差。因此對共模干擾它不是第三者，這種傳送方式在采用DC5V系統(tǒng)時(shí)可認(rèn)為與RS422兼容;在特殊芯片時(shí)，電源可達(dá)DC24V，可以在惡劣的條件(電纜長，干擾強(qiáng)烈等)下使用。

5、差動線路

差動線路用在具有正弦長線驅(qū)動器的模擬編碼器中，這時(shí)，要求信號的傳送不受干擾。像長線驅(qū)動器線路那樣，對于數(shù)字信號產(chǎn)生兩個(gè)相位相差180度的信號。這種線路特意設(shè)置了120歐姆的特有線路阻抗，它與接收器的輸入電阻相平衡，而接收器必須有相等的負(fù)載阻抗。通常，在互補(bǔ)信號之間并聯(lián)連,120歐姆的終端電阻就達(dá)到了這種目的。

線性驅(qū)動輸出方式

旋轉(zhuǎn)編碼器常用術(shù)語錦集

輸出脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)一圈所輸出的脈沖數(shù)發(fā)，對于光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器，通常與旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部的光柵的槽數(shù)相同(也可在電路上使輸出脈沖數(shù)增加到槽數(shù)的2倍4倍)。

分辨率：分辨率表示旋轉(zhuǎn)編碼器的主軸旋轉(zhuǎn)一周，讀出位置數(shù)據(jù)的最大等分?jǐn)?shù)。絕對值型不以脈沖形式輸出，而以代碼形式表示當(dāng)前主軸位置(角度)。與增量型不同，相當(dāng)于增量型的“輸出脈沖/轉(zhuǎn)” 。

光柵：光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器，其光柵有金屬和玻璃兩種。如是金屬制的，開有通光孔槽;如是玻璃制的，是在玻璃表面涂了一層遮光膜，在此上面沒有透明線條(槽)。槽數(shù)少的場合，可在金屬圓盤上用沖床加工或腐蝕法開槽。在耐沖擊型編碼器上使用了金屬的光柵，它與金屬制的光柵相比不耐沖擊，因此在使用上請注意，不要將沖擊直接施加于編碼器上。

最大響應(yīng)頻率：是在1秒內(nèi)能響應(yīng)的最大脈沖數(shù)(例：最大響應(yīng)頻率為2KHz，即1秒內(nèi)可響應(yīng)2000個(gè)脈沖)公式：最大響應(yīng)轉(zhuǎn)速(rpm)/60×(脈沖數(shù)/轉(zhuǎn))=輸出頻率Hz 。

最大響應(yīng)轉(zhuǎn)速：是可響應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速，在此轉(zhuǎn)速下發(fā)生的脈沖可響應(yīng)公式如下：最大響應(yīng)頻率(Hz)/ (脈沖數(shù)/轉(zhuǎn))×60=軸的轉(zhuǎn)速rpm 。

輸出波形：輸出脈沖(信號)的波形。

輸出信號相位差：二相輸出時(shí)，二個(gè)輸出脈沖波形的相對的的時(shí)間差。

輸出電壓：指輸出脈沖的電壓。輸出電壓會因輸出電流的變化而有所變化。

起動轉(zhuǎn)矩：使處于靜止?fàn)顟B(tài)的編碼器軸旋轉(zhuǎn)必要的力矩。一般情況下運(yùn)轉(zhuǎn)中的力矩要比起動力矩小。

軸允許負(fù)荷：表示可加在軸上的最大負(fù)荷，有徑向和軸向負(fù)荷兩種。徑向負(fù)荷對于軸來說，是垂直方向的，受力與偏心偏角等有關(guān);軸向負(fù)荷對軸來說，是水平方向的，受力與推拉軸的力有關(guān)。這兩個(gè)力的大小影響軸的機(jī)械壽命。

軸慣性力矩：該值表示旋轉(zhuǎn)軸的慣量和對轉(zhuǎn)速變化的阻力 。

轉(zhuǎn)速：該速度指示編碼器的機(jī)械載荷限制。如果超出該限制，將對軸承使用壽命產(chǎn)生負(fù)面影響，另外信號也可能中斷。

格雷碼：格雷碼是高級數(shù)據(jù)，因?yàn)槭菃卧嚯x和循環(huán)碼，所以很安全。每步只有一位變化。數(shù)據(jù)處理時(shí)，格雷碼須轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制碼。

工作電流：指通道允許的負(fù)載電流。

工作溫度：參數(shù)表中提到的數(shù)據(jù)和公差，在此溫度范圍內(nèi)是保證的。如果稍高或稍低，編碼器不會損壞。當(dāng)恢復(fù)工作溫度又能達(dá)到技術(shù)規(guī)范 。

工作電壓：編碼器的供電電壓。