接觸式編碼器提高精度途徑

接觸編碼器是絕對(duì)式編碼器中的一種，它由編碼盤、電刷和電路組成。圖1是一個(gè)6位二進(jìn)制編碼器。編碼盤按二進(jìn)制碼制成，與旋轉(zhuǎn)軸固定在一起。碼盤上有6條碼道，每條碼道上有許多扇形導(dǎo)電區(qū)(黑區(qū))和不導(dǎo)電區(qū)(白區(qū))，全部導(dǎo)電區(qū)連在一起接到一個(gè)公共電源上。 6個(gè)電刷沿一個(gè)固定的徑向安裝，分別與6條碼道接觸。每個(gè)電刷與一單根導(dǎo)線相連，輸出6個(gè)電信號(hào),其電平由碼盤的位置控制。當(dāng)電刷與導(dǎo)電區(qū)接觸時(shí)，輸出為"1"電平;與不導(dǎo)電區(qū)接觸時(shí)，輸出為"0"電平。隨著轉(zhuǎn)角的不同，輸出相應(yīng)的碼。編碼器的精度取決于碼盤本身的精度，分辨率則取決于碼道的數(shù)目。10條碼道的碼盤，其分辨率為1/1024，采用多個(gè)碼盤和裝上內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)可達(dá)1/100000。

接觸編碼器的缺點(diǎn)是碼盤與電刷之間存在接觸摩擦，使用壽命短。電刷與碼道的不正確接觸還會(huì)產(chǎn)生模糊輸出，可能給出錯(cuò)誤的結(jié)果，造成誤差。采用循環(huán)碼(格雷碼)可克服這一缺點(diǎn)，因?yàn)樵谌魏嗡查g只有一個(gè)比特的改變。格雷碼(見字符編碼)是變權(quán)碼，它與十進(jìn)制數(shù)的關(guān)系為

式中D為十進(jìn)制數(shù)，n為具有"1"輸出的最高位的位數(shù)，m為其次一位具有"1"輸出的位數(shù)，q、s、…依次類推。采用格雷碼時(shí)，還需要按上式設(shè)計(jì)出相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路。

按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。

增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。

絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過程無關(guān)。

旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。

解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法。

比如，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機(jī)，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點(diǎn)，然后才工作。

增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。

編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。前者稱為碼盤，后者稱碼尺.按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種.接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是"1"還是"0";非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是"1"還是"0"。