编码器原理及介绍.ppt

1、4.1编码器 就编码形式来分，可分为直接编码器（全量编码器，绝对编码器）和增量编码器。 就传感元件来分，可分为接触传感编码器（开关编码器）和非接触传感编码器（光电编码器，LC编码器） 。 4.1.1直接编码器 直接编码器也称为全量编码器，全量式编码器能够产生全量程的各个编码信号，不需要记数装置，当受到大的干扰而丢数时，编码器能够记住当前编码器的位置，因而可靠性较高，但结构复杂。,一、直接编码器的输出码制 在数字设备中常用的码制包括：二进制码，BCD码，循环码等。,1、二进制码盘（BCD码） 正常的二进制码盘如图所示，该码盘表示的是 4 位二进制码盘。码盘中灰色位置表示 1 ，白色位置表示 0

2、。 二进制排列次序： 0000；0100；1000；1100； 0001；0101；1001；1101； 0010；0110；1010；1110； 0011；0111；1011；1111。 从排序看出，二进制相邻两个数有时是几个位同时变化的，如11110000。,由于制造上的误差，实际上并不能保证所有位同时变化：,理想码盘,有制造误差的码盘,由于计算机等数字系统是直接采样二进制码的，所以二进制码的直接编码器输出码制可以与计算机等数字系统进行数字接口，无需再进行译码，使用方便。 但是二进制相邻两个数有时是几个位同时变化的，由于制造误差，实际上并不能保证所有位同时变化，这就造成了编码误差。如上图的

3、实际编码次序是：,0000； 1100；0001； 1101；0011； 1111；0010； 1110；0011； 1111；0001； 1011 1000； 0000；,二进制码的直接编码器在数字变化的过程中有时会出现偶然编码错误（俗称冒大数）现象。这是二进制码的直接编码器的致命缺陷，因此在实际中很少采用二进制码的直接编码器。,2、循环码码盘 该码盘表示的是 4 位二进制码盘。码盘中灰色位置表示 1 ，白色位置表示 0 。,循环码排列次序： 0000；1100； 0001；1101； 0011；1111； 0010；1110； 0110；1010； 0111；1011； 0101；1001

4、； 0100；1000； 从排序看出，循环码相邻两个数之间总是只有一个位变化。,由于循环码相邻两个数之间总是只有一个位变化，从而避免了偶然编码错误（冒大数）的现象。 3、循环码与二进制码之间的相互转换 比较二进制码与循环码： 循环码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 用BnB0表示二进制码，RnR0表示循环码，比较上面可以发现：,例1： 01001 1101,0 1 0 0 1,1,1,0,1,例2： 1101 01001

5、,1 1 0 1,0,1,0,0,1,由于循环码相邻两个数之间总是只有一个位变化，从而避免了偶然编码错误（冒大数）的现象。 3、循环码与二进制码之间的相互转换 比较二进制码与循环码： 循环码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 用BnB0表示二进制码，RnR0表示循环码，比较上面可以发现：,例1： 1001 1101,1 0 0 1,例2： 1101 01001,1 1 0 1,0,1,0,0,1,1 1 0 1,0 1 0

6、 0 1,4.1.2增量编码器 直接编码器虽然能够产生全量程的各个编码信号，不需要记数装置，抗干扰能力强。但结构复杂，量程受到限制。目前能够将量程做得高的直接编码器是光电直接编码器。然而光栅再细也有极限。当测量为12位（04095）时，最小光栅格便是每圆周4096个，码盘的直径约50mm，量程每增加一倍，码盘的直径也将增加一倍。所以大量程的直接编码器体积也非常庞大。 因此，大量程的编码器通常采用增量编码器。增量编码器只的有效信号是记数脉冲和方向信号。,顺时针旋转 逆时针旋转,增量编码器的输出信号是 2 个相位相差90o的脉冲信号，如图中的A、B信号。根据需要，可以将A信号用作记数信号， B信号

7、用作方向信号，反之也可以。,可逆计数器,增量编码器的量程由计数器决定，而计数器是电子器件，量程几乎不受限制。 但也正是使用了电子计数器，增量编码器的抗干扰性能低于直接编码器。,增量编码器的分辨力 如果将增量编码器的 A、B两路信号直接用于计数器的记数，每个周期的信号的只能计一个数。,但是我们观察 A、B 波形可以发现，在一个信号周期内，A、B信号共产生4个状态： 00, 01, 11, 10,0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0,1 2 3,根据这一现象，采用适当的处理方法，增量编码器的一个信号周期可以计 4 个数，也就是可以将增量编码器的分辨力提高 4 倍。

8、,增量编码器的码盘 从增量编码器的信号输出次序00, 01, 11, 10可以看出，信号符合循环码的排列次序。所以，增量编码器也是最小循环码编码器。,4.1.3编码器的传感元件 就传感元件来分，可分为接触传感编码器（开关编码器）和非接触传感编码器（光电编码器，LC编码器） 。 一、接触传感编码器 增量式编码器和全量式编码器均可以用开关进行传感，进行传感的开关既可以是电刷开关，也可以是行程开关。开关传感式编码器的传感元件是无源器件，因而可以用于低功耗场合。但由于电刷开关的摩擦阻力或行程开关的凸轮阻力，开关传感式编码器一般不能用于灵敏编码的场合。,电刷开关编码器和行程开关编码器见下图。就开关的可靠

9、性而言，行程开关高于电刷开关。目前接触传感编码器主要采用行程开关编码器。,电刷开关编码器,二、非接触传感编码器 1、光电编码器 增量编码器和全量编码器均可以用光电元件进行传感。光电传感式编码器的发光元件需要消耗一定的电流，因而一般不能用于低功耗场合。但由于光电元件没有接触阻力，光电传感式编码器可以用于灵敏编码的场合。同时，由于光电传感器的光栅可以做得很窄，所以，光电传感式编码器可以用于有高精密编码要求的场合。,光电编码器的发光元件一般采用红外线发光二极管，光敏元件一般采用光敏三极管。码盘可以采用透射式，也可以采用反射式。右图是透射式编码器示意图。,2、LC编码器 LC编码器是利用LC振荡的不同衰减速度。正常情况下， LC自由振荡的衰减速度是一定的，当有金属接近LC振荡器时，振荡器的振荡会迅速衰减。所以，只要在规定的时间里测量LC振荡器的剩余电压就可以知道是否有金属接