根據(jù)檢測原理,編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式。根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式,可分為增量式、盡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90o,從而可方便地判定出旋轉方向,而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,機械均勻壽命可在幾萬小時以上,抗干擾能力強,可靠性高,適合于長間隔傳輸。其缺點是無法輸出軸轉動的盡對位置信息。
1.2盡對式編碼器
盡對編碼器是直接輸出數(shù)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(shù)目是雙倍關系,碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進制數(shù)碼的位數(shù),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(jù)受光照與否轉換出相應的電平信號,形成二進制數(shù)。這種編碼器的特點是不要計數(shù)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(shù)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位的盡對編碼器產品。
盡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。盡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,盡對編碼器可有若干編碼,根據(jù)讀出碼盤上的編碼,檢測盡對位置。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盡對值;
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(shù)來決定的,也就是說精度取決于位數(shù),目前有10位、14位等多種。
1.3混合式盡對值編碼器
混合式盡對值編碼器,它輸出兩組信息:一組信息用于檢測磁極位置,帶有盡對信息功能;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,它將輸進給軸的角度量,利用光電轉換原理 轉換成相應的電脈沖或數(shù)字量,具有體積小,精度高,工作可靠,接口數(shù)字化等優(yōu)點。它廣泛應用于數(shù)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光電編碼用具備良好的使用性能,在角度丈量、位移丈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(shù)后可得到被丈量的數(shù)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丈量選用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(shù)。圖2給出了光電編碼器實際使用的鑒相與雙向計數(shù)電路,鑒相電路用1個D觸發(fā)器和2個與非門組成,計數(shù)電路用3片74LS193組成。