旋转编码器的工作原理及其实际应用方案


发布时间:

2022-08-18

在数字时代,需要快速地测量电机或机械轴的旋转。例如电位计和旋转开关等模拟方法正在被可以直接数字化旋转运动的旋转编码器所取代,但设计人员需要能够了解各种编码器类型之间的差异,并准确分析数字输出。本文将介绍旋转编码器的功能和工作原理。然后解释如何解读它的信号。

在数字时代,需要快速地测量电机或机械轴的旋转。例如电位计和旋转开关等模拟方法正在被可以直接数字化旋转运动的旋转编码器所取代,但设计人员需要能够了解各种编码器类型之间的差异,并准确分析数字输出。本文将介绍旋转编码器的功能和工作原理。然后解释如何解读它的信号。

旋转编码器的工作原理及其实际应用方案

旋转编码器的作用

旋转编码器测量机器轴旋转的传感器。轴可以位于读取角度位置或旋转速度的马达上。此外,除了电位计和旋转开关之外,还可以读取仪器或设备前面板上的拨片、手柄或其他电子控制设备的角度位置。

我们来看看家电上的定时器控制装置。在以前的模拟时代,可以使用可变电阻或电位计来检测控制设备的位置。随着今天的微处理器为基础的设计,旋转编码器可以产生更有效的数字输入。

旋转编码器也可以用在控制系统中,为机械部件提供反馈,并使它们正确响应控制命令。无论是汽车中的控制系统还是机器人设备,都可以为控制微处理器提供必要的感测。像单圈电位计这样的旧解决方案不能感测轴的完整旋转,但是旋转编码器可以在不停止的情况下感测完整旋转。

旋转编码器将这些机械位移转换成电信号,这些电信号可以发送到处理器进行分析。根据电输出,可以推导出旋转方向、角位置和转速。与电位器相比,旋转编码器的数字输出使这个过程更简单。

旋转编码器的工作原理

增量型编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;AB两组脉冲相位相差90°,从而可以方便的判断出旋转方向,而Z相每转一个脉冲,用于基准点定位。特点是原理构造简单,机械平均寿命可以在几万小时以上。增量型编码器是能够根据旋转运动产生信号的编码器,其刻度方式为每一个脉冲都进行增量计算,因此得名。它常和机械转换装置一起使用(如齿条-齿轮、测量轮或心轴一起使用),用于测量直线运动。

增量式码盘产生的图案由两个相差90的方波组成,称为正交输出。该输出也可以通过使用单行图案和两个具有相当于90相移的位移的光电传感器来实现。正交编码器的输出通常称为“A”和“B”。还可以包括第三脉冲,其每转产生一个脉冲,称为索引脉冲,以提供已知的物理参考。

 


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