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四倍頻細分電路 (含波形圖)

作者: 時間:2010-06-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1.光電編碼器原理

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/169269.htm

光電編碼器,是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器,光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸,電動機旋轉(zhuǎn)時,光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn),經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號,其原理示意圖如圖1所示;通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當前電動機的轉(zhuǎn)速。此外,為判斷旋轉(zhuǎn)方向,碼盤還可提供相位相差90旱牧鉸仿齔逍藕擰

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根據(jù)檢測原理,編碼器可分為光學式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式,可分為增量式、絕對式以及混合式三種。

1.1增量式編碼器

增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相;A、B兩組脈沖相位差90海傭煞獎愕嘏卸銑魴較潁Z相為每轉(zhuǎn)一個脈沖,用于基準點定位。它的優(yōu)點是原理構(gòu)造簡單,機械平均壽命可在幾萬小時以上,抗干擾能力強,可靠性高,適合于長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息。

1.2絕對式編碼器

絕對編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器,在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道,每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成,相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系,碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進制數(shù)碼的位數(shù),在碼盤的一側(cè)是光源,另一側(cè)對應(yīng)每一碼道有一光敏元件;當碼盤處于不同位置時,各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號,形成二進制數(shù)。這種編碼器的特點是不要計數(shù)器,在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼。顯然,碼道越多,分辨率就越高,對于一個具有 N位二進制分辨率的編碼器,其碼盤必須有N條碼道。目前國內(nèi)已有16位的絕對編碼器產(chǎn)品。
絕對式編碼器是利用自然二進制或循環(huán)二進制(葛萊碼)方式進行光電轉(zhuǎn)換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形,絕對編碼器可有若干編碼,根據(jù)讀出碼盤上的編碼,檢測絕對位置。編碼的設(shè)計可采用二進制碼、循環(huán)碼、二進制補碼等。它的特點是:

1.2.1可以直接讀出角度坐標的絕對值;

1.2.2沒有累積誤差;

1.2.3電源切除后位置信息不會丟失。但是分辨率是由二進制的位數(shù)來決定的,也就是說精度取決于位數(shù),目前有10位、14位等多種。

1.3混合式絕對值編碼器

混合式絕對值編碼器,它輸出兩組信息:一組信息用于檢測磁極位置,帶有絕對信息功能;另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。

光電編碼器是一種角度(角速度)檢測裝置,它將輸入給軸的角度量,利用光電轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量,具有體積小,精度高,工作可靠,接口數(shù)字化等優(yōu)點。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、回轉(zhuǎn)臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設(shè)備中。

2. 光電編碼器的應(yīng)用

2.1 EPC-755A光電編碼器的應(yīng)用

EPC-755A光電編碼器具備良好的使用性能,在角度測量、位移測量時抗干擾能力很強,并具有穩(wěn)定可靠的輸出脈沖信號,且該脈沖信號經(jīng)計數(shù)后可得到被測量的數(shù)字信號。因此,我們在研制汽車駕駛模擬器時,對方向盤旋轉(zhuǎn)角度的測量選用EPC-755A光電編碼器作為傳感器,其輸出選用集電極開路型,輸出分辨率選用360個脈沖/圈,考慮到汽車方向盤轉(zhuǎn)動是雙向的,既可順時針旋轉(zhuǎn),也可逆時針旋轉(zhuǎn),需要對編碼器的輸出信號鑒相后才能計數(shù)。圖2給出了光電編碼器實際使用的鑒相與雙向計數(shù),鑒相電路用1個D觸發(fā)器和2個與非門組成,計數(shù)電路用3片74LS193組成。

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