亨氏樂編碼器HENGSTLER58/0360E的工作原理 旋轉(zhuǎn)編碼器是集光機(jī)電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器軸帶動(dòng)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(hào)。該信號(hào)經(jīng)后繼電路處理后，輸出脈沖或代碼信號(hào)。其特點(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(zhǎng)等特點(diǎn)。 1、增量式編碼器 增量式編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，有相應(yīng)的相位輸出。其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減，需借助后部的判向電路和計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。其計(jì)數(shù)起點(diǎn)可任意設(shè)定，并可實(shí)現(xiàn)多圈的無限累加和測(cè)量。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖的Z信號(hào)，作為參考機(jī)械零位。當(dāng)脈沖已固定，而需要提高分辨率時(shí)，可利用帶90度相位差A(yù)，B的兩路信號(hào)，對(duì)原脈沖數(shù)進(jìn)行倍頻。 2、值編碼器 值編碼器軸旋轉(zhuǎn)器時(shí)，有與位置一一對(duì)應(yīng)的代碼（二進(jìn)制，BCD碼等）輸出，從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置，而無需判向電路。它有一個(gè)零位代碼，當(dāng)停電或關(guān)機(jī)后再開機(jī)重新測(cè)量時(shí)，仍可準(zhǔn)確地讀出停電或關(guān)機(jī)位置地代碼，并準(zhǔn)確地找到零位代碼。一般情況下值編碼器的測(cè)量范圍為0～360度，但特殊型號(hào)也可實(shí)現(xiàn)多圈測(cè)量。 3、正弦波編碼器 正弦波編碼器也屬于增量式編碼器，主要的區(qū)別在于輸出信號(hào)是正弦波模擬量信號(hào)，而不是數(shù)字量信號(hào)。它的出現(xiàn)主要是為了滿足電氣領(lǐng)域的需要－用作電動(dòng)機(jī)的反饋檢測(cè)元件。在與其它系統(tǒng)相比的基礎(chǔ)上，人們需要提高動(dòng)態(tài)特性時(shí)可以采用這種編碼器。 為了保證良好的電機(jī)控制性能，編碼器的反饋信號(hào)必須能夠提供大量的脈沖，尤其是在轉(zhuǎn)速很低的時(shí)候，采用傳統(tǒng)的增量式編碼器產(chǎn)生大量的脈沖，從許多方面來看都有問題，當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)（6000rpm）時(shí)，傳輸和處理數(shù)字信號(hào)是困難的。在這種情況下，處理給伺服電機(jī)的信號(hào)所需帶寬（例如編碼器每轉(zhuǎn)脈沖為10000）將很容易地超過MHz門限；而另一方面采用模擬信號(hào)大大減少了上述麻煩，并有能力模擬編碼器的大量脈沖。這要感謝正弦和余弦信號(hào)的內(nèi)插法，它為旋轉(zhuǎn)角度提供了計(jì)算方法。這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加，例如可從每轉(zhuǎn)1024個(gè)正弦波編碼器中，獲得每轉(zhuǎn)超過1000，000個(gè)脈沖。接受此信號(hào)所需的帶寬只要稍許大于100KHz即已足夠。內(nèi)插倍頻需由二次系統(tǒng)完成。 亨氏樂編碼器HENGSTLER58/0360E的工作原理 二、輸出信號(hào) 1、信號(hào)序列 一般編碼器輸出信號(hào)除A、B兩相（A、B兩通道的信號(hào)序列相位差為90度）外，每轉(zhuǎn)一圈還輸出一個(gè)零位脈沖Z。。 當(dāng)主軸以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，按下圖輸出脈沖，A通道信號(hào)位于B通道之前；當(dāng)主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，A通道信號(hào)則位于B通道之后。從而由此判斷主軸是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。
正弦輸出編碼器輸出的差分信號(hào)如下圖所示：
2、零位信號(hào) 編碼器每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)一個(gè)脈沖，稱之為零位脈沖或標(biāo)識(shí)脈沖，零位脈沖用于決定零位置或標(biāo)識(shí)位置。要準(zhǔn)確測(cè)量零位脈沖，不論旋轉(zhuǎn)方向，零位脈沖均被作為兩個(gè)通道的高位組合輸出。由于通道之間的相位差的存在，零位脈沖僅為脈沖長(zhǎng)度的一半。 3、預(yù)警信號(hào) 有的編碼器還有報(bào)警信號(hào)輸出，可以對(duì)電源故障，發(fā)光二極管故障進(jìn)行報(bào)警，以便用戶及時(shí)更換編碼器。 三、輸出電路 1、NPN電壓輸出和NPN集電極開路輸出線路 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(zhǎng)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(duì)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(hào)。
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*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(zhǎng)的線路數(shù)據(jù)傳輸，即使是高速率時(shí)也是如此。信號(hào)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(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)的距離時(shí)，可采用長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)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）。
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