为某种电信号量旋转式光电编码器分两种绝对编码器和增量编码器。
增量编码器是以脉冲形式输出的传感器其码盘比绝对编码器码盘要简单得多且分辨率更高。一般只需要三条码道这里的码道实际上已不具有绝对编码器码道的意义而是产生计数脉冲。它的码盘的外道和中间道有数目相同均匀分布的透光和不透光的扇形区光栅但是两道扇区相互错开半个区。当码盘转动时它的输出信号是相位差为90°的A相和B相脉冲信号以及只有一条透光狭缝的第三码道所产生的脉冲信号它作为码盘的基准位置给计数系统提供一个初始的零位信号。从AB两个输出信号的相位关系超前或滞后可判断旋转的方向。由图3a可见当码盘正转时A道脉冲波形比B道超前π2而反转时A道脉冲比B道滞后π2。图3b是一实际电路用A道整形波的下沿触发单稳态产生的正脉冲与B道整形波相‘与’当码盘正转时只有正向口脉冲输出反之只有逆向口脉冲输出。因此增量编码器是根据输出脉冲源和脉冲计数来确定码盘的转动方向和相对角位移量。通常若编码器有N个码道输出信号其相位差为πN可计数脉冲为2N倍光栅数现在N2。图3电路的缺点是有时会产生误记脉冲造成误差这种情况出现在当某一道信号处于‘高’或‘低’电平状态而另一道信号正处于‘高’和‘低’之间的往返变化状态此时码盘虽然未产生位移但是会产
f生单方向的输出脉冲。例如码盘发生抖动或手动对准位置时下面可以看到在重力仪测量时就会有这种情况。
图4是一个既能防止误脉冲又能提高分辨率的四倍频细分电路。在这里采用了有记忆功能的D型触发器和时钟发生电路。由图4可见每一道有两个D触发器串接这样在时钟脉冲的间隔中两个Q端如对应B道的74LS175的第2、7引脚保持前两个时钟期的输入状态若两者相同则表示时钟间隔中无变化否则可以根据两者关系判断出它的变化方向从而产生‘正向’或‘反向’输出脉冲。当某道由于振动在‘高’、‘低’间往复变化时将交替产生‘正向’和‘反向’脉冲这在对两个计数器取代数和时就可消除它们的影响下面仪器的读数也将涉及这点。由此可见时钟发生器的频率应大于振动频率的可能最大值。由图4还可看出在原一个脉冲信号的周期内得到了四个计数脉冲。例如原每圈脉冲数为1000的编码器可产生4倍频的脉冲数是4000个其分辨率为009°。实际上目前这类传感器产品都将光敏元件输出信号的放大整形等电路与传感检测元件封装在一起所以只要加上细分与计数电路就可以组成一个角位移测量系统74159是416译码器。
光电编码器的组成
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