光电式绝对编码器

2011-06-23 20:11:40来源: 互联网

光电绝对编码器的码盘如图12.3.1所示,它是在一块圆形玻璃上采用腐蚀工艺刻有透光和不透光的码形,其中黑的区域为不透光区,用“0”表示;白的区域为透光区,用“1”表示,如此,在任意角度都有对应的二进制编码。码盘分成四个码道,每一条码道对应一个光电器件,并沿码盘的径向排列。当码盘处于不同角度时,各光电器件根据受光与否输出相应的电平信号,由此产生绝对位置的二进制编码。
  不难看出,码盘的码道数就是该码盘的数码位数,且高位在内,低位在外。绝对编码器的分辨率取决于二进制编码的位数,亦即码道的个数。若码盘的码道数为n,则所能分辨的最小角度为
                                                    (12.3.1)
                     分辨率=                             (12.3.2)
显然,位数n越大,所能分辨的最小角度α越小,测量精度越高。例如一个10码道的绝对编码器可以产生210(1024)个位置,能分辨的最小角度为21′6″,目前已可以制作18个码道的绝对式编码器,分辨角度为

图12.3.1 4位光电式绝对编码器

  图12.3.1(a)为标准二进制编码的码盘,这种编码方式直接取自二进制累进过程,也被称作8421码盘。当它在两个位置的边缘交替或来回摆动时,由于码盘制作或光电器件安装的误差会导致读数失误,产生非单值性误差。例如,在位置0111与1000的交界处,可能会出现1111、1110、1011、0101等数据,因此这种码盘在实际中很少采用。
  实用的绝对编码器码盘常采用二进制循环码盘(格雷码盘),如图12.3.1(b)所示,它的相邻数的编码只有一位变化,因此就把误差控制在最小单位内,避免了非单值性误差。格雷码在本质上是一种对二进制的加密处理,每位不再具有固定的权值,因此必须经过解码过程将格雷码转换为二进制码,然后才能得到位置信息。解码过程可通过硬件解码器或软件来实现。
表12.1给出了4位二进制码与循环码之间的对照关系。

表12.1  4位二进制码与循环码对照表


十进制数

标准二进制码

格雷码

十进制数

标准二进制码

格雷码

0

0000

0000

8

1000

1100

1

0001

0001

9

1001

1101

2

0010

0011

10

1010

1111

3

0011

0010

11

1011

1110

4

0100

0110

12

1100

1010

5

0101

0111

13

1101

1011

6

0110

0101

14

1110

1001

7

0111

0100

15

1111

1000

  光电式绝对编码器的优点是非接触,允许高速旋转,即使静止或关闭后再打开,也能得到角向位置信息。但是它的结构较为复杂、造价较高,光源寿命短,而且信号引出线随着分辨率的提高而增加。随着大规模集成电路技术的发展,已出现集成化的绝对编码器,它将编码器与数字处理电路组合在一起。如果进一步采用光学分解技术,可获得更高的分辨率。

关键字:光电  绝对  绝对编码  编码器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0623/article_10386.html
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