P+F編碼器，P+F增量式編碼器，P+F倍加福旋轉編碼器，P+F增量式編碼器、39529839、39529830：單榮兵
P+F編碼器是把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。 　　前者成為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”。 　　按照工作原理編碼器可分為增量式和式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。式編碼器的每一個位置對應一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。 　　旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈沖，通過計數(shù)設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數(shù)設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電后，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數(shù)設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的結果出現(xiàn)后才能知道。 　　解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，將參考位置修正進計數(shù)設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就有每次操作找參考點，開機找零等方法。 　　比如，打印機掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點，然后才工作。P+F編碼器，P+F增量式編碼器，P+F倍加福旋轉編碼器，P+F增量式編碼器、39529839、39529830：單榮兵 　　增量式編碼器特點： 　　增量式編碼器轉軸旋轉時，有相應的脈沖輸出，其計數(shù)起點任意設定，可實現(xiàn)多圈無限累加和測量。編碼器軸轉一圈會輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。需要提高分辨率時，可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號進行倍頻或更換高分辨率編碼器。
量式光電編碼器原理及其結構 增量式光電編碼器的特點是每產生一個輸出脈沖信號就對應于一個增量位移，但是不能 通過輸出脈沖區(qū)別出在哪個位置上的增量。它能夠產生與位移增量等值的脈沖信號，其作用 是提供一種對連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，它是相對于某 個基準點的相對位置增量，不能夠直接檢測出軸的位置信息。一般來說，增量式光電編 碼器輸出 A、B 兩相互差 90°電度角的脈沖信號（即所謂的兩組正交輸出信號），從而可方 便地判斷出旋轉方向。同時還有用作參考零位的 Z 相標志（指示）脈沖信號，碼盤每旋轉 一周，只發(fā)出一個標志信號。標志脈沖通常用來指示機械位置或對積累量清零。 增量式光電編碼器主要由光源、碼盤、檢測光柵、光電檢測器件和轉換電路組成，如圖 1-1 所示。碼盤上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個透光縫隙之間代表一個增量周 期；檢測光柵上刻有 A、B 兩組與碼盤相對應的透光縫隙，用以通過或阻擋光源和光電檢測 器件之間的光線。它們的節(jié)距和碼盤上的節(jié)距相等，并且兩組透光縫隙錯開 1/4 節(jié)距，使得 光電檢測器件輸出的信號在相位上相差 90°電度角。當碼盤隨著被測轉軸轉動時，檢測光柵 不動，光線透過碼盤和檢測光柵上的透過縫隙照射到光電檢測器件上，光電檢測器件就輸出 兩組相位相差 90°電度角的近似于正弦波的電信號，電信號經過轉換電路的信號處理，可以 得到被測軸的轉角或速度信息。增量式光電編碼器輸出信號波形如圖 1-2 所示。P+F編碼器，P+F增量式編碼器，P+F倍加福旋轉編碼器，P+F增量式編碼器、39529839、39529830：單榮兵 增量式光電編碼器的優(yōu)點是：原理構造簡單、易于實現(xiàn)；機械平均壽命長，可達到幾萬 小時以上；分辨率高；抗干擾能力較強，信號傳輸距離較長，可靠性較高。其缺點是它無法 直接讀出轉動軸的位置信息。 圖 1-2 增量式光電編碼器的輸出信號波形 1.2.2 基本技術規(guī)格 在增量式光電編碼器的使用過程中，對于其技術規(guī)格通常會提出不同的要求，其中zui關 鍵的就是它的分辨率、精度、輸出信號的穩(wěn)定性、響應頻率、信號輸出形式。 （1）分辨率 光電編碼器的分辨率是以編碼器軸轉動一周所產生的輸出信號基本周期數(shù)來表示的，即 脈沖數(shù)/轉（PPR）。碼盤上的透光縫隙的數(shù)目就等于編碼器的分辨率，碼盤上刻的縫隙越多， 編碼器的分辨率就越高。在工業(yè)電氣傳動中，根據(jù)不同的應用對象，可選擇分辨率通常在 500~6000PPR 的增量式光電編碼器，zui高可以達到幾萬 PPR。交流伺服電機控制系統(tǒng)中通 常選用分辨率為 2500PPR 的編碼器。此外對光電轉換信號進行邏輯處理，可以得到 2 倍頻 或 4 倍頻的脈沖信號，從而進一步提高分辨率。 （2）精度 增量式光電編碼器的精度與分辨率*無關，這是兩個不同的概念。精度是一種度量在 所選定的分辨率范圍內，確定任一脈沖相對另一脈沖位置的能力。精度通常用角度、角分或 角秒來表示。編碼器的精度與碼盤透光縫隙的加工、碼盤的機械旋轉情況的制造精度因 素有關，也與安裝技術有關。 （3）輸出信號的穩(wěn)定性 編碼器輸出信號的穩(wěn)定性是指在實際運行條件下，保持規(guī)定精度的能力。影響編碼器輸 出信號穩(wěn)定性的主要因素是溫度對電子器件造成的漂移、外界加于編碼器的變形力以及光源 特性的變化。由于受到溫度和電源變化的影響，編碼器的電子電路不能保持規(guī)定的輸出特性， 在設計和使用中都要給予充分考慮。 （4）響應頻率 編碼器輸出的響應頻率取決于光電檢測器件、電子處理線路的響應速度。當編碼器高速 旋轉時，如果其分辨率很高，那么編碼器輸出的信號頻率將會很高。如果光電檢測器件和電 子線路元器件的工作速度與之不能相適應，就有可能使輸出波形嚴重畸變，甚至產生丟失脈 沖的現(xiàn)象。這樣輸出信號就不能準確反映軸的位置信息。所以，每一種編碼器在其分辨率一 定的情況下，它的zui高轉速也是一定的，即它的響應頻率是受限制的。、39529839、39529830：單榮兵編碼器的zui大響應頻 率、分辨率和zui高轉速之間的關系如公式（1-1）所示。 （5）信號輸出形式 在大多數(shù)情況下，直接從編碼器的光電檢測器件獲取的信號電平較低，波形也不規(guī)則，還不能適應于控 制、信號處理和遠距離傳輸?shù)囊�求。所��，在編碼器內還必須將此信號放大、 整形。經過處理的輸出信號一般近似于正弦波或矩形波。由于矩形波輸出信號容易進行數(shù)字 處理，所以這種輸出信號在定位控制中得到廣泛的應用。采用正弦波輸出信號時基本消除了 定位停止時的振蕩現(xiàn)象，并且容易通過電子內插方法，以較低的成本得到較高的分辨率。 增量式光電編碼器的信號輸出形式有：集電極開路輸出（Open Collector）、電壓輸出 （Voltage Output）、線驅動輸出（Line Driver）、互補型輸出（Complemental Output）和推挽 式輸出（Totem Pole）。 集電極開路輸出這種輸出方式通過使用編碼器輸出側的 NPN 晶體管，將晶體管的發(fā) 射極引出端子連接至 0V，斷開集電極與+Vcc 的端子并把集電極作為輸出端。在編碼器供電 電壓和信號接受裝置的電壓不一致的情況下，建議使用這種類型的輸出電路。輸出電路如圖 1-3 所示。主要應用域有電梯、紡織機械、注油機、自動化設備、切割機械、印刷機械、 包裝機械和針織機械等。 圖 1-3 集電極開路輸出電路 電壓輸出 這種輸出方式通過使用編碼器輸出側的 NPN 晶體管，將晶體管的發(fā)射極引 出端子連接至 0V，集電子與+Vcc 和負載電阻相連，并作為輸出端。在編碼器供電電壓 和信號接受裝置的電壓一致的情況下，建議使用這種類型的輸出電路。輸出電路如圖 1-4 所 示。主要應用域有電梯、紡織機械、注油機、自動化設備、切割機械、印刷機械、包裝機 械和針織機械等。 圖 1-4 電壓輸出電路 線驅動輸出這種輸出方式將線驅動 IC 芯片（26LS31）用于編碼器輸出電路，由 于它具有高速響應和良好的抗噪聲，使得線驅動輸出適宜長距離傳輸。輸出電路如圖 1-5 所示。主要應用域有伺服電機、機器人、數(shù)控加工機械等。 圖 1-5 線驅動輸出電路 互補型輸出這種輸出方式由上下兩個分別為 PNP 型和 NPN 型的三極管組成，當其中 一個三極管導通時，另外一個三極管則關斷。這種輸出形式具有高輸入阻抗和低輸出阻抗， 因此在低阻抗情況下它也可以提供大范圍的電源。由于輸入、輸出信號相位相同且頻率范圍 寬，因此它適合長距離傳輸。輸出電路如圖 1-6 所示。主要應用于電梯域或域。 圖 1-6 互補型輸出電路 推挽式輸出這種輸出方式由上下兩個 NPN 型的三極管組成，當其中一個三極管導通 時，另外一個三極管則關斷。電流通過輸出側的兩個晶體管向兩個方向流入，并始終輸出電 流。因此它阻抗低，而且不太受噪聲和變形波的影響。輸出電路如圖 1-7 所示。主要應用 域有電梯、紡織機械、注油機、自動化設備、切割機械、印刷機械、包裝機械和針織機械等。 圖 1-7 推挽式輸出電路、39529839、39529830：單榮兵