從增量值編碼器到值多圈編碼器

更新時(shí)間：2009-04-30

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從增量式編碼器到式編碼器

增量值旋轉(zhuǎn)編碼器，也叫圓光柵、脈沖碼盤，從這些名稱可以知道，它是圓形的光柵刻線碼盤，旋轉(zhuǎn)后通過(guò)光通量的明暗變化，產(chǎn)生脈沖，通過(guò)外部設(shè)備的計(jì)數(shù)脈沖，來(lái)增量地加（或減）脈沖數(shù)而測(cè)得旋轉(zhuǎn)的角度。例如，圓光柵每周刻有360條刻線，每個(gè)刻線產(chǎn)生的一個(gè)脈沖就相當(dāng)于1度，測(cè)得脈沖累計(jì)增加30個(gè)，就是正向選轉(zhuǎn)了30度。

增量型編碼器碼盤示意圖：

實(shí)際上讀取這些刻線的光眼有兩個(gè)（或有四個(gè)），兩個(gè)光眼各自輸出A相于B相，用以判斷刻線是從哪個(gè)方向過(guò)來(lái)的，是A提前于B，還是B提前于A，就像人的左右眼，從而知道編碼器的旋轉(zhuǎn)方向，這樣，判斷脈沖的計(jì)數(shù)是增還是減，從而獲得真實(shí)的旋轉(zhuǎn)角度。

在實(shí)際使用中，A相與B相的位置相差1/4個(gè)脈沖周期，這樣，從正方向過(guò)來(lái)是1/4周期差，而從反方向過(guò)來(lái)就是3/4，可用于判斷旋轉(zhuǎn)方向。如果以一個(gè)脈沖周期為360度“相位”角，這樣的1/4就是90度相位差，而3/4就是270度相位差。另外，旋轉(zhuǎn)編碼器每圈還有一個(gè)單獨(dú)的刻線，相當(dāng)于零位（Zero），也稱為Z相，用于讀取每周的起始點(diǎn)。

這些圓光柵碼盤，zui早是由圓金屬片刻蝕獲得，而金屬刻蝕精度有限，轉(zhuǎn)而用玻璃鍍膜刻蝕，玻璃碼盤的精度是zui高的，但易碎。對(duì)于一些經(jīng)濟(jì)型的編碼器，也有用塑料菲林做的，近期有新技術(shù)用樹脂材料，與玻璃碼盤一樣的加工工藝，可在較高精度與穩(wěn)定性的情況下，而相比玻璃碼盤不易損壞，這可能是大工業(yè)批量化生產(chǎn)的趨勢(shì)。

旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來(lái)電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過(guò)程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無(wú)從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。實(shí)際上，工業(yè)控制由于使用的設(shè)備越來(lái)越多，干擾信號(hào)越來(lái)越多而且越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于增量信號(hào)更多的是干擾信號(hào)對(duì)于脈沖的多計(jì)與漏計(jì)無(wú)從判斷，造成累計(jì)誤差。

解決的方法是增加外部參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過(guò)參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法。

這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩，甚至不允許開機(jī)找零（開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置），有些是連續(xù)工作而不允許經(jīng)常去找零的，于是就有了值編碼器的出現(xiàn)。

編碼器光碼盤上有許多道由里至外的刻線碼道，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。。。。。。編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)n個(gè)光眼讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方變化的*的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的，每個(gè)位置的編碼是*、的，所以稱為值編碼器。它不受停電、干擾的影響。

值編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的*性，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就可以去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。

從單圈式編碼器到多圈式編碼器

旋轉(zhuǎn)單圈值編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤各碼道刻線，以獲取*的一組編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合編碼*的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量，稱為單圈式編碼器。

如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度范圍，就要用到多圈式編碼器。

早先的多圈計(jì)算，是每轉(zhuǎn)超過(guò)360度，在計(jì)數(shù)器內(nèi)增加一個(gè)圈數(shù)計(jì)數(shù)（計(jì)圈的方法類似于增量編碼器），但這種方法在編碼器如停在360度附近停電或受干擾就很危險(xiǎn)，有可能漏過(guò)了計(jì)圈而編碼相差一圈，也有用編碼器內(nèi)置電池來(lái)計(jì)圈的，但電池的壽命、振動(dòng)接觸、低溫失效等問(wèn)題，仍然是危險(xiǎn)的。有些電池以間隙式工作來(lái)延長(zhǎng)壽命，但間隙式工作對(duì)于編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就有限制。這些方法，對(duì)于多圈的使用，是有很大風(fēng)險(xiǎn)的。

真實(shí)多圈值編碼器：編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，增加了一組機(jī)械齒輪組碼盤，當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組齒輪碼盤（或多組齒輪，多組碼盤），在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍，這樣的編碼器就稱為真實(shí)多圈值編碼器，對(duì)于多圈的數(shù)值，同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼*不重復(fù)，而無(wú)需記憶。

多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多，這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn)，將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度。

過(guò)去，值齒輪組真多圈編碼器主要有歐美編碼器廠家生產(chǎn)，而現(xiàn)在，上海精浦機(jī)電有限公司也已經(jīng)能夠生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的值齒輪組真多圈編碼器了，實(shí)現(xiàn)了該產(chǎn)品的Made in China!

真實(shí)多圈值編碼器在長(zhǎng)度定位方面的優(yōu)勢(shì)明顯，尤其是可靠性方面*，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于工控定位中。

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