旋轉編碼器的輸出電路以及常用術語介紹

旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置，光電式旋轉編碼器通過光電轉換，可將輸出軸的角位移、角速度等機械量轉換成相應的電脈沖以數字量輸出(REP)。當旋轉編碼器軸帶動光柵盤旋轉時，經發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤狹縫切割成斷續(xù)光線，并被接收元件接收產生初始信號。該信號經后繼電路處理后，輸出脈沖或代碼信號。旋轉編碼器的特點是體積小，重量輕，品種多，功能全，頻響高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能穩(wěn)定，可靠使用壽命長等特點。其主要種類有增量式編碼器、絕對值編碼器、正弦波編碼器。

輸出電路圖解

1、NPN電壓輸出和NPN集電極開路輸出線路

PNP開路集電極輸出

電壓輸出

此線路僅有一個NPN型晶體管和一個上拉電阻組成，因此當晶體管處于靜態(tài)時，輸出電壓是電源電壓，它在電路上類似于TTL邏輯，因而可以與之兼容。在有輸出時，晶體管飽和，輸出轉為0VDC的低電平，反之由零跳向正電壓。

隨著電纜長度、傳遞的脈沖頻率、及負載的增加，這種線路形式所受的影響隨之增加。因此要達到理想的使用效果，應該對這些影響加以考慮。集電極開路的線路取消了上拉電阻。這種方式晶體管的集電極與編碼器電源的反饋線是互不相干的，因而可以獲得與編碼器電壓不同 的電流輸出信號。

2、PNP和PNP集電極開路線路

該線路與NPN線路是相同，主要的差別是晶體管，它是PNP型，其發(fā)射極強制接到正電壓，如果有電阻的話，電阻是下拉型的，連接到輸出與零伏之間。

3、推挽式線路

這種線路用于提高線路的性能，使之高于前述各種線路。事實上，NPN電壓輸出線路的主要局限性是因為它們使用了電阻，在晶體管關閉時表現出比晶體管高得多的阻抗，為克服些這缺點，在推挽式線路中額外接入了另一個晶體管，這樣無論是正方向還是零方向變換，輸出都是低阻抗。推挽式線路提高了頻率與特性，有利于更長的線路數據傳輸，即使是高速率時也是如此。信號飽和的電平仍然保持較低，但與上述的邏輯相比，有時較高。任何情況下推挽式線路也都可應用于NPN或PNP線路的接收器。

4、長線驅動器線路

當運行環(huán)境需要隨電氣干擾或編碼器與接收系統(tǒng)之間存在很長的距離時，可采用長線驅動器線路。數據的發(fā)送和接收在兩個互補的通道中進行，所以干擾受到抑制(干擾是由電纜或相鄰設備引起的)。這種干擾可看成“共模干擾”。此外，總線驅動器的發(fā)送和接收都是以差動方式進行的，或者說互補的發(fā)送通道上是電壓的差。因此對共模干擾它不是第三者，這種傳送方式在采用DC5V系統(tǒng)時可認為與RS422兼容;在特殊芯片時，電源可達DC24V，可以在惡劣的條件(電纜長，干擾強烈等)下使用。

5、差動線路

差動線路用在具有正弦長線驅動器的模擬編碼器中，這時，要求信號的傳送不受干擾。像長線驅動器線路那樣，對于數字信號產生兩個相位相差180度的信號。這種線路特意設置了120歐姆的特有線路阻抗，它與接收器的輸入電阻相平衡，而接收器必須有相等的負載阻抗。通常，在互補信號之間并聯連,120歐姆的終端電阻就達到了這種目的。

線性驅動輸出方式

旋轉編碼器常用術語錦集

輸出脈沖數/轉：旋轉編碼器轉一圈所輸出的脈沖數發(fā)，對于光學式旋轉編碼器，通常與旋轉編碼器內部的光柵的槽數相同(也可在電路上使輸出脈沖數增加到槽數的2倍4倍)。

分辨率：分辨率表示旋轉編碼器的主軸旋轉一周，讀出位置數據的最大等分數。絕對值型不以脈沖形式輸出，而以代碼形式表示當前主軸位置(角度)。與增量型不同，相當于增量型的“輸出脈沖/轉” 。

光柵：光學式旋轉編碼器，其光柵有金屬和玻璃兩種。如是金屬制的，開有通光孔槽;如是玻璃制的，是在玻璃表面涂了一層遮光膜，在此上面沒有透明線條(槽)。槽數少的場合，可在金屬圓盤上用沖床加工或腐蝕法開槽。在耐沖擊型編碼器上使用了金屬的光柵，它與金屬制的光柵相比不耐沖擊，因此在使用上請注意，不要將沖擊直接施加于編碼器上。

最大響應頻率：是在1秒內能響應的最大脈沖數(例：最大響應頻率為2KHz，即1秒內可響應2000個脈沖)公式：最大響應轉速(rpm)/60×(脈沖數/轉)=輸出頻率Hz 。

最大響應轉速：是可響應的最高轉速，在此轉速下發(fā)生的脈沖可響應公式如下：最大響應頻率(Hz)/ (脈沖數/轉)×60=軸的轉速rpm 。

輸出波形：輸出脈沖(信號)的波形。

輸出信號相位差：二相輸出時，二個輸出脈沖波形的相對的的時間差。

輸出電壓：指輸出脈沖的電壓。輸出電壓會因輸出電流的變化而有所變化。

起動轉矩：使處于靜止狀態(tài)的編碼器軸旋轉必要的力矩。一般情況下運轉中的力矩要比起動力矩小。

軸允許負荷：表示可加在軸上的最大負荷，有徑向和軸向負荷兩種。徑向負荷對于軸來說，是垂直方向的，受力與偏心偏角等有關;軸向負荷對軸來說，是水平方向的，受力與推拉軸的力有關。這兩個力的大小影響軸的機械壽命。

軸慣性力矩：該值表示旋轉軸的慣量和對轉速變化的阻力 。

轉速：該速度指示編碼器的機械載荷限制。如果超出該限制，將對軸承使用壽命產生負面影響，另外信號也可能中斷。

格雷碼：格雷碼是高級數據，因為是單元距離和循環(huán)碼，所以很安全。每步只有一位變化。數據處理時，格雷碼須轉化成二進制碼。

工作電流：指通道允許的負載電流。

工作溫度：參數表中提到的數據和公差，在此溫度范圍內是保證的。如果稍高或稍低，編碼器不會損壞。當恢復工作溫度又能達到技術規(guī)范 。

工作電壓：編碼器的供電電壓。