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编码器工作原理

2012-2-24 22:03:25 23451 编码器

分类：增量式和绝对式编码器。增量式是编码器轴每转过一个单位，编码器就输出一个脉冲，故称之为增量式，英文叫做Increamental；绝对式编码器则是以某一点为参考原点，数据线始终输出编码器轴的当前位置偏离原点的位置数据信息，是称绝对式，英文叫做Absoulute。比如，一款10 位BCD 码输出的编码器分辨率为360C/T，那么每个单位对应1°，如果轴偏离原点一个单位，也就是处在1°的位置，那么输出00 0000 0001，如果偏离50°，也就是在50°的位置，那么输出就是00 0101 0000。绝对式编码器总是输出当前位置信息。

编码器工作原理 #1
光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器每转输出600（我们用老板没有说）个脉冲，五线制。其中两根为电源线，三根为脉冲线(A相、B相、Z)。电源的工作电压为（+5～+24V）直流电源。光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。

光电编码器工作原理:当光电编码器的轴转动时A、B两根线都产生脉冲输出,A、B两相脉冲相差90度相位角，由此可测出光电编码器转动方向与电机转速。如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转,否则为反转.Z线为零脉冲线,光电编码器每转一圈产生一个脉冲.主要用作计数。A线用来测量脉冲个数,B线与A线配合可测量出转动方向.

N为电机转速

Δn=ND测-ND理

例如:我们车的速度为1.5m/s,轮子的直径220mm，C=D*Pi，电机控制在21.7转/秒,根据伺服系统的指标, 设电机转速为1500转/分,故可求得当ND=21.7*60=130转/分时，光码盘每秒钟输出的脉冲数为：

PD=130×600/60=1300个脉冲

当测出的脉冲个数与计算出的标准值有偏差时,可根据电压与脉冲个数的对应关系计算出输出给伺服系统的增量电压△U，经过D/A转换，再计算出增量脉冲个数，等下减去。

当运行时间越长路线越长，离我们预制的路线偏离就多了。这时系统起动位置环，通过不断测量光电编码器每秒钟输出的脉冲个数，并与标准值PD（理想值）进行比较，计算出增量△P并将之转换成对应的D/A输出数字量，通过控制器减少输个电机的脉冲个数，在原来输出电压的基础上减去增量，迫使电机转速降下来，当测出的△P近似为零时停止调节，这样可将电机转速始终控制在允许的范围内。

在马达控制类应用中, 正交编码器可以反馈马达的转子位置及转速信号。TM32F10x系列MCU集成了正交编码器接口，增量编码器可与MCU直接连接而无需外部接口电路。该应用笔记详细介绍了STM32F10x与正交编码器的接口，并附有相应的例程，使用户可以很快地掌握其使用方法。
1 正交编码器原理
正交编码器实际上就是光电编码器，分为增量式和绝对式，较其它检测元件有直接输出数字量信号，惯量低，低噪声，高精度，高分辨率，制作简便，成本低等优点。增量式编码器结构简单，制作容易，一般在码盘上刻A、B、Z三道均匀分布的刻线。由于其给出的位置信息是增量式的，当应用于伺服领域时需要初始定位。格雷码绝对式编码器一般都做成循环二进制代码，码道道数与二进制位数相同。格雷码绝对式编码器可直接输出转子的绝对位置，不需要测定初始位置。但其工艺复杂、成本高，实现高分辨率、高精度较为困难。
本文主要针对增量式正交编码器，它产生两个方波信号A和B，它们相差+/- 90°，其符号由转动方向决定。如下图所示：

2 STM32F10x正交编码器接口详述
STM32F10x的所有通用定时器及高级定时器都集成了正交编码器接口。定时器的两个输入ti1和TI2直接与增量式正交编码器接口。当定时器设为正交编码器模式时，这两个信号的边沿作为计数器的时钟。而正交编码器的第三个输出（机械零位），可连接外部中断口来触发定时器的计数器复位。

下面是STM32的编码器应用笔记

1.有可能是你的驱动出问题。电机的失步造成误差。
2.软件的反馈计算丢脉冲。造成误差。
3.编码器损坏，
～～～

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