檢測技術(shù)與海洋智能儀器：編碼器

1、數(shù)字式傳感器模擬式傳感器數(shù)字式傳感器濾波放大A/DMCU濾波MCU光電隔離傳感器精度限制便于接口 智能化 發(fā)展方向 角度數(shù)字編碼器碼盤式編碼器能直接輸出某種碼制的數(shù)碼，所以也稱為直接式編碼器。脈沖盤式編碼器不能直接輸出數(shù)字編碼，需要增加有關(guān)數(shù)字電路才可能得到數(shù)字編碼。這兩種形式的數(shù)字傳感器，由于具有高精度、高分辨率和高可靠性，已被廣泛應(yīng)用于各種位移量的測量。編碼器脈沖盤式編碼器碼盤式編碼器（增量編碼器）（絕對編碼器）將機械轉(zhuǎn)動的模擬量轉(zhuǎn)換成以數(shù)字代碼形式表示的電信號。絕對編碼器絕對編碼器（碼盤式編碼器），它將角度或直線坐標轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼，能方便地與數(shù)字系統(tǒng)(如微機)聯(lián)接。直接編碼器的分類按用途

2、可分為按其結(jié)構(gòu)可分為： 下面以接觸式和光電式為例進行講解： 接觸式編碼器電磁式編碼器光電式編碼器測長度的直線式測角度的旋轉(zhuǎn)式接觸式編碼器接觸式編碼器由碼盤和電刷組成，適用于角位移測量。碼盤利用制造印刷電路板的工藝，在銅箔板上制作某種碼制(如8-4-2-1碼、循環(huán)碼等)圖形的盤式印刷電路板。電刷是一種活動觸頭結(jié)構(gòu)，在外界力的作用下，旋轉(zhuǎn)碼盤時，電刷與碼盤接觸處就產(chǎn)生某種碼制的數(shù)字編碼輸出。接觸式碼盤原理abcdefghjklmnop電刷20212223i導(dǎo)電區(qū)接到高電位(1)絕緣區(qū)接低電位(0)碼盤對應(yīng)的二進制編碼abcdefghjklmnop電刷c4c3c2c1i十進制數(shù)N二進制編碼c1c2c

3、3c400000100012001030011401005010160110701118100091001101010111011121100131101141110151111非單值誤差8-4-2-1碼制的碼盤，由于電刷安裝不可能絕對精確，必然存在機械偏差，這種機械偏差會產(chǎn)生非單值誤差。例如，由二進制碼0111過渡到1000時，即由7變?yōu)?時，電刷進出導(dǎo)電區(qū)的先后可能是不一致的，此時可能出現(xiàn)015間的任何數(shù)字。這就是所謂的非單值誤差。采用循環(huán)碼會消除非單值誤差。錯誤的情況修正方法格雷碼盤格雷碼（也叫循環(huán)碼）的特點是任意一個半徑徑線上只可能一個碼道上會有數(shù)碼的改變，這一特點就可以避免制造或安裝

4、不精確而帶來的非單值誤差。十進制數(shù) N格雷編碼 R1R2R3R400000100012001130010401105011160101701008110091101101111111110121010131011141001151000碼盤如何設(shè)計？ 二進制與格雷碼接觸式編碼器特點優(yōu)點：簡單直觀；斷電保護光電式編碼器 光電式編碼器由于使用了體積小、易于集成的光電元件代替機械的接觸電刷，其測量精度和分辨率要高得多。直線坐標編碼示意圖光電編碼器與接觸編碼器的異同光電編碼器與接觸式碼盤編碼器比較： 相同點:都是絕對編碼器；碼道數(shù)目對應(yīng)編碼位數(shù)；存在非單值誤差。 不同點光電編碼器接觸式碼盤測量方式非接

5、觸式接觸式制造方法照相腐蝕方法刻出透光和不透光區(qū)印刷電路板制作導(dǎo)電區(qū)與絕緣區(qū)高低電平光源電源信號引出光電轉(zhuǎn)換元件電刷光電式編碼器應(yīng)用實例 鋼帶式光電編碼數(shù)字液位計普遍用于浮頂式儲油罐液位測量。由編碼鋼帶、讀碼器、卷帶盤、定滑輪、牽引鋼帶用的細鋼絲繩及伺服系統(tǒng)等構(gòu)成。大罐液位下降，細鋼絲繩和編碼鋼帶中的張力增大，卷帶盤在伺服系統(tǒng)的控制下放出盤內(nèi)的編碼鋼帶；液位上升，鋼絲繩和編碼鋼帶中的張力減小，卷帶盤在伺服系統(tǒng)的控制下將編碼鋼帶收入卷帶盤內(nèi)。讀碼器可隨時讀出編碼鋼帶上反應(yīng)液位位置的編碼。絕對數(shù)字編碼器特點 接觸編碼器和光電編碼器都是絕對編碼器直接給出被測對象的絕對位置，不涉及旋轉(zhuǎn)方向掉電保護功能

6、但測量范圍和精度受限制 如果測量相對于某一位置是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，需要用增量編碼器。增量編碼器增量式編碼器旋轉(zhuǎn)的碼盤通過敏感元件給出一系列脈沖，它在計數(shù)器中對某個基數(shù)進行加或減，從而計量了旋轉(zhuǎn)的角位移量辨向原理 增量編碼器的圓盤上等角距地開有兩道縫隙，內(nèi)外圈的相鄰兩縫錯開半條縫寬；另外在某一徑向位置開有一狹縫，表示碼盤的零位。兩側(cè)分別安裝光源和光電接收元件。當轉(zhuǎn)動碼盤時，光線經(jīng)過透光和不透光的區(qū)域，每個碼道將有一系列光電脈沖由光電元件輸出，碼道上有多少縫隙每轉(zhuǎn)過一周就有多少個相差90的兩相脈沖和一個零位脈沖輸出。辨向電路S1：增量脈沖信號，用于形成可逆計數(shù)器的計數(shù)脈沖；S2：辨向脈沖，用于辨別轉(zhuǎn)動方向，以控制可逆計數(shù)器進行加或減計數(shù)。增量編碼器圖片增量編碼器應(yīng)用 鼠標滾球前方和后方成90的兩個編碼器滾軸，分別代表水平及垂直方向的滑動。轉(zhuǎn)軸的一端有個帶齒的光電調(diào)制盤,轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時帶動光電盤轉(zhuǎn)動,通過光電盤兩邊的紅外線光電收發(fā)裝置轉(zhuǎn)變成電脈沖,通過電路檢測脈沖的頻率和相位