增量编码器的基本波形和电路分析

incremental encoder的基本波形和电路分析

incremental encoder是以脉冲形式输出的传感器。绝对值编码器的码盘的外道和中间道有数目相同均匀分布的透光和不透光的扇形区，但是两道扇区相互错开半个区。当码盘转动时，它的输出信号是相位差为90°的A相和B相脉冲信号以及只有一条透光狭缝的第三码道所产生的脉冲信号。从A，B两个输出信号的相位关系可判断旋转的方向(direction)。当码盘正转时，A道脉冲波形比B道超前π/2，而反转时，A道脉冲比B道滞后π/2。

实际电路是用A道整形波的下沿触发单稳态产生的正脉冲与B道整形波相‘与&rsquo；当码盘正转时只有正向口脉冲输出，反之，只有逆向口脉冲输出。二进制编码器是根据输出脉冲源和脉冲计数来确定码盘的转动方向和相对角位移量。通常，若编码器有N个输出信号，其相位差为π/N，可计数脉冲为2N倍光栅数，现在N=2。电路的不好的地方是有时会产生误记脉冲造成误差，这种情况出现在当某一道信号处于‘高’或‘低’电平状态，而另一道信号正处于‘高’和‘低’之间的往返变化状态，此时码盘虽然未产生位移，但是会产生单方向的输出脉冲。例如(for example)，码盘发生抖动或手动对准位置时。

一个既能防止误脉冲又能提高分辨率的四倍频细分电路(Electric circuit)就需要采用了有记忆功能的D型触发器和时钟发生电路。每一道有两个D触发器串接，这样，在时钟脉冲的间隔中，两个Q端保持前两个时钟期的输入状态，若两者相同，则表示时钟间隔中无变化；否则，可以根据两者关系判断出它的变化方向(direction)，从而产生‘正向’或‘反向’输出脉冲。当某道由于振动在‘高’、‘低’间往复变化时，将交替产生‘正向’和‘反向’脉冲，这在对两个计数器取代数和时就可消除它们的影响(influence)。由此可见，时钟发生器的频率应大于振动频率的可能最大值。

例如，原每圈脉冲数为1000的编码器可产生4倍频的脉冲数是4000个，其分辨率为0.09°。实际上，目前这类传感器产品都将光敏元件输出信号的放大整形等电路与传感检测(检查并测试)元件封装在一起，所以只要加上细分与计数电路就可以组成一个角位移测量系统。