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进制转换应用场景_常用传感器原理及应用之光电编码器

光电编码器是一种通过光电转换将输出轴的机械几何位移转换为脉冲或数字的传感器,可分为增量、绝对和混合增量。

光电编码器主要由光栅盘和光电检测装置构成,在伺服系统中,光栅盘与电动机同轴致使电动机的旋转带动光栅盘的旋转,再经光电检测装置输出若干个脉冲信号,根据该信号的每秒脉冲数便可计算当前电动机的转速。

双通道输出光电编码器的码盘输出两个相差90度的光码,电机的旋转方向可根据输出光码状态的变化来判断。

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图1光电编码器结构

增量编码器是一种光电编码器,其主要工作原理是光电转换,但其输出是A、B、Z三组方波脉冲,其中A、B为了判断电机的旋转方向,两脉冲相位差为90度,Z脉冲为每转一个脉冲以便于基准点的定位。

图2增量式编码器

旋转增量编码器在旋转时输出脉冲,并通过计数设备知道其位置。当编码器不动或停电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样,当电源关闭时,编码器不能移动,当电话工作时,编码器输出脉冲,也不能干扰和失去脉冲,否则,计数设备记忆的零点会偏移,只有错误的生产结果才能知道。

解决方案是增加参考点。每次通过参考点,编码器将参考位置纠正到计数设备的记忆位置。在参考点之前,位置的准确性无法得到保证。因此,在工业控制中,有一种方法,如每次操作都要找到参考点、启动和零。例如,打印机扫描仪的定位是增量编码器的原理。每次启动时,我们都能听到噼啪声。它在工作前正在寻找零参考点。

增加零点的方法对于一些工业控制项目来说比较麻烦,甚至不允许开机找零(开机后要知道准确的位置),所以有绝对的编码器。

绝对编码器的主要工作原理是光电转换,但其输出是数字量。绝对编码器的码盘上有几个同心码道。每个码道由透光和不透光的扇形间隔交叉组成。码道数是码盘的二进制数字位数。码盘两侧为光源和光敏元件。码盘位置的不同会导致光敏元件受光不同,然后输出二进制数不同。因此,码盘位置可以通过输出二进制数来判断。

图 3绝对编码器

混合绝对值编码器的主要工作原理也是光电转换,与增量绝对值编码器的区别在于输出不同。混合绝对值编码器有两组输出信息,一组输出信息A、B、Z三组方波脉冲与增量编码器的输出完全不同。另一组输出信息具有绝对信息功能,主要用于检测磁极位置。

  1. 工作电压;包括电源电压和接口电平,便于设计电源电压和接收电路,如是否需要电平转换等。

  2. 输出通道数:指编码器是单通道还是双通道输出;

  3. 分辨率:指编码器能分辨的码盘最大刻线对数;一般使用CPR(counts per revolution)或LPI(lines per inch)表示.

  4. 脉宽误差;编码器输出高电平或低电平脉冲宽度误差;

  5. 逻辑状态误差;编码输出逻辑状态电平宽度误差;

  6. 相位误差;指编码器输出相位误差;

关键参数如下:

图4增量式光电编码器参数

图5HEDS-97 光电编码器丝印信息系列

  1. 注意光电编码器对应码盘的设计要与光电编码器分辨率参数匹配;

  2. 反射光电编码器还应考虑码盘的反射率(反射区与非反射区之间的差异越大越好);

  3. 注意时注意结构组装误差,影响编码器输出误差;

图6光电编码器组装误差

图7光电编码器装配精度对输出误差的影响

http://www.eepw.com.cn/article/274597.htm

https://docs.broadcom.com/docs/AV02-0511EN

主流的光电编码器制造商有AVAGO(安华高),欧姆龙,JRC等

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