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文档简介

1、编码器原理及四倍频电路 张萍萍编码器结构 码盘用于检测旋转轴的角位移，光栅用于垂直运动码盘用于检测旋转轴的角位移，光栅用于垂直运动 标尺光栅安装于机床固定部位，指示光栅（码盘）安装于移动部位上。光栅走过一段距离（码盘旋转一定角度）就发出一个脉冲。 编码器按检测原理分为：光电式、磁式、感应式、电容式，按信号输出形式分为增量式和绝对式。目前数控机床的伺服电机上多采用增量式。编码器原理 以码盘为例，首先从编码器出来的有3组正/余弦信号：A+、A-、B+、B-、Z+、Z-，其中AB两组信号是位置检测脉冲信号，Z相信号是码盘旋转一周输出信号，用于系统清零。 如果电机正转，则A组信号比B组信号提前90O相

2、位，如果电机反转，则反之。输出信号处理1 1、初始输出信号、初始输出信号 输出信号处理输出信号处理采用如下低通滤波电路：2 2、滤波、滤波 输出信号处理输出信号处理 由于线接收器具有减法器、放大器、滞回比较器等特性，因而差分信号经过线接收器后可以变成单端的方波信号。 此时的方波信号电平并不一定符合FPGA能够处理的电平，因而可再经过施密特触发器将电压转换为合理电压（3.3v)。3 3、转换为单端方波信号、转换为单端方波信号 输出信号处理输出信号处理 编码器每转过一个固定角，就对应一个脉冲信号，若将AB信号四倍频，即在一个周期内产生四个脉冲信号，则将测量精度提高了四倍。四倍频鉴相电路 单纯的A相

3、或者B相信号不含有方向信息，AB信号具有相位超前/落后的关系，反映了旋转方向。为什么要四倍频鉴相？为什么要四倍频鉴相？方法一：利用A、B信号与其延迟信号的逻辑关系输出脉冲信号，最终一路输出正脉冲，一路输出负脉冲 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路 正转正转脉冲=BBABAABABBAA反转脉冲= 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路 反转BAABBABAABAA 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路加一减一基于FPGA的电路设计方法二：利用A、B与其延迟信号产生计数脉冲，再利用计数脉冲作为时钟信号对AB进行一定延迟后比较得到方向信号 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路 正转计数脉冲计数脉冲

4、四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路 正转方向信号方向信号 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路 反转方向信号方向信号 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路方向计数基于FPGA的电路设计 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路危危 机机当运动方向不停变化时会产生计数误差输出的方向信号有尖脉冲 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路仿真波形图A与B信号经延迟后并不一定同步 原原 因因对方向信号进行滤波 解解 决决 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路换向方向信号不能准确反映相应计数脉冲 原原 因因 对计数脉冲进行延迟 （延迟时间大于方向信号） 解解 决决 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路改善后的FPGA电路设计改善后的仿真波形图 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路 四倍频鉴相电路四倍频鉴相电路比

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