11.2.1. 增量式编码器原理¶
首先来看增量式编码器。上节提到过,增量式编码器都有A、B两通道信号输出,这是因为增量式编码器的码盘上有两圈线槽,
两圈线槽的之间会错开一定的角度,这个角度会使得光电检测装置输出的两相信号相差 1/4 周期(90°)。码盘的具体工作方式如下图所示。
图中黑色代表透光,白色代表遮光。当码盘转动时,内圈和外圈的线槽会依次透过光线,光电检测装置检测到光线通断的变化,
就会相应的输出脉冲信号,因为内外圈遮光和透光时候存在时间差,所以也就有了A、B两通道信号的相位差。
图7-3 增量式编码器码盘运作方式1
图7-4 增量式编码器码盘运作方式2
图7-5 增量式编码器码盘运作方式3
根据两相信号变化的先后顺序就可以判断运动方向,记录输出的脉冲个数可以知道位移量的大小,同时通过输出信号的频率就能得到速度。
一些增量式编码器上会有4圈线槽,分别对应A、B、-A、-B四相信号,相邻两相信号间也是差1/4周期,只不过这种编码器会把-A和-B两相信号反相,
然后叠加到A、通道B,用来增强信号。除了通道A、通道B以外,很多增量式编码器还会设置一个额外的通道Z输出信号。通道Z信号也在码盘上有对应的线槽,
不过只有一条,码盘转一圈才会经过一次。通道Z信号一般用做参考零位,指示设备位置或者清除积累量。
另一种较为常用的增量式编码器是霍尔编码器。霍尔增量式编码器在结构上和光电式几乎相同,只不过检测原理变成了霍尔效应。
内部元件也稍有不同,霍尔编码器的码盘上不是线槽,而是不同的磁极,或者有些直接把电机的旋转磁场当作码盘,
然后检测装置换成了霍尔传感器。输出和光电式相同,仍然是相位差1/4周期的A、B两通道信号。
增量式编码器计数起点任意设定,可实现多圈无限累加和测量。需要提高分辨率时,可触发A、B两通道信号的上升沿和下降沿对原脉冲数进行倍频。
但是当接收设备停机重启后,增量式编码器需要重新寻找参考零点。