旋轉編碼器的輸出電路以及常用術(shù)語(yǔ)介紹

旋轉編碼器是用來(lái)測量轉速的裝置，光電式旋轉編碼器通過(guò)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(dòng)光柵盤(pán)旋轉時(shí)，經(jīng)發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤(pán)狹縫切割成斷續光線(xiàn)，并被接收元件接收產(chǎn)生初始信號。該信號經(jīng)后繼電路處理后，輸出脈沖或代碼信號。旋轉編碼器的特點(diǎn)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，性能穩定，可靠使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。其主要種類(lèi)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(kāi)路輸出線(xiàn)路

PNP開(kāi)路集電極輸出

電壓輸出

此線(xiàn)路僅有一個(gè)NPN型晶體管和一個(gè)上拉電阻組成，因此當晶體管處于靜態(tài)時(shí)，輸出電壓是電源電壓，它在電路上類(lèi)似于TTL邏輯，因而可以與之兼容。在有輸出時(shí)，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(zhù)電纜長(cháng)度、傳遞的脈沖頻率、及負載的增加，這種線(xiàn)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(kāi)路的線(xiàn)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(xiàn)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(kāi)路線(xiàn)路

該線(xiàn)路與NPN線(xiàn)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(huà)，電阻是下拉型的，連接到輸出與零伏之間。

3、推挽式線(xiàn)路

這種線(xiàn)路用于提高線(xiàn)路的性能，使之高于前述各種線(xiàn)路。事實(shí)上，NPN電壓輸出線(xiàn)路的主要局限性是因為它們使用了電阻，在晶體管關(guān)閉時(shí)表現出比晶體管高得多的阻抗，為克服些這缺點(diǎn)，在推挽式線(xiàn)路中額外接入了另一個(gè)晶體管，這樣無(wú)論是正方向還是零方向變換，輸出都是低阻抗。推挽式線(xiàn)路提高了頻率與特性，有利于更長(cháng)的線(xiàn)路數據傳輸，即使是高速率時(shí)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(shí)較高。任何情況下推挽式線(xiàn)路也都可應用于NPN或PNP線(xiàn)路的接收器。

4、長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)器線(xiàn)路

當運行環(huán)境需要隨電氣干擾或編碼器與接收系統之間存在很長(cháng)的距離時(shí)，可采用長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)器線(xiàn)路。數據的發(fā)送和接收在兩個(gè)互補的通道中進(jìn)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(xiàn)驅動(dòng)器的發(fā)送和接收都是以差動(dòng)方式進(jìn)行的，或者說(shuō)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系統時(shí)可認為與RS422兼容;在特殊芯片時(shí)，電源可達DC24V，可以在惡劣的條件(電纜長(cháng)，干擾強烈等)下使用。

5、差動(dòng)線(xiàn)路

差動(dòng)線(xiàn)路用在具有正弦長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)器的模擬編碼器中，這時(shí)，要求信號的傳送不受干擾。像長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)器線(xiàn)路那樣，對于數字信號產(chǎn)生兩個(gè)相位相差180度的信號。這種線(xiàn)路特意設置了120歐姆的特有線(xiàn)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(lián)連,120歐姆的終端電阻就達到了這種目的。

線(xiàn)性驅動(dòng)輸出方式

旋轉編碼器常用術(shù)語(yǔ)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(xué)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(xué)式旋轉編碼器，其光柵有金屬和玻璃兩種。如是金屬制的，開(kāi)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(méi)有透明線(xiàn)條(槽)。槽數少的場(chǎng)合，可在金屬圓盤(pán)上用沖床加工或腐蝕法開(kāi)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(gè)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(shí)，二個(gè)輸出脈沖波形的相對的的時(shí)間差。

輸出電壓：指輸出脈沖的電壓。輸出電壓會(huì )因輸出電流的變化而有所變化。

起動(dòng)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(dòng)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(lái)說(shuō)，是垂直方向的，受力與偏心偏角等有關(guān);軸向負荷對軸來(lái)說(shuō)，是水平方向的，受力與推拉軸的力有關(guān)。這兩個(gè)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(chǎn)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(shí)，格雷碼須轉化成二進(jìn)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(huì )損壞。當恢復工作溫度又能達到技術(shù)規范 。

工作電壓：編碼器的供電電壓。