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（倍加福）關(guān)于編碼器的結(jié)構(gòu)特性以及應(yīng)用的詳細(xì)介紹
點(diǎn)擊次數(shù)：1316 發(fā)布時(shí)間：2021-11-25
編碼器的結(jié)構(gòu)特性及應(yīng)用有哪一些？編碼器是將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。確實(shí)，編碼器只是一個(gè)很小的部件。但是它可能用在大家想都沒(méi)想過(guò)的機(jī)器上。在現(xiàn)在，我們都很清楚編碼器是同電機(jī)結(jié)合使用的。世間有千百萬(wàn)種可能性，編碼器同電機(jī)結(jié)合使用（伺服電機(jī)編碼器）也僅僅是滄海一粟，它還有更多你所意想不到應(yīng)用。
熟悉運(yùn)動(dòng)控制的人就會(huì)了解熟悉編碼器。但是對(duì)于那些還沒(méi)有接觸編碼器的人來(lái)說(shuō)，編碼器是相對(duì)陌生的。因此，小編以我們?nèi)粘Ｉ钪谐俗碾娞轂槔榻B編碼器的功能。在介紹以前，讓我們想象一下乘坐電梯的過(guò)程。我們按了“△▽"按鈕，但過(guò)了一會(huì)兒，電梯會(huì)來(lái)到我們的樓層，然后自動(dòng)開門，然后我們就進(jìn)入電梯。進(jìn)入電梯之后，我們按相應(yīng)樓層的按鈕。電梯門自動(dòng)關(guān)閉，把我們帶到相應(yīng)樓層，電梯門再次打開。
在這一系列過(guò)程的動(dòng)機(jī)，實(shí)際上有兩個(gè)編碼器扮演著重要的角色。我不知道你是否知道？首先，第一個(gè)編碼器控制電機(jī)使電梯移動(dòng)。因?yàn)殡娞菔强侩姍C(jī)旋轉(zhuǎn)來(lái)上下的，所以只要旋轉(zhuǎn)方向明確，就可以判斷電梯是上升還是下降。此外，編碼器還可以檢測(cè)到電機(jī)的運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)次數(shù)&41；），從而準(zhǔn)確地知道電梯移動(dòng)了多少。利用這些編碼器通過(guò)電梯控制面板提供的信息，電梯可以快速、穩(wěn)定地到達(dá)樓層。
另一個(gè)電梯門由編碼器自動(dòng)控制。我們經(jīng)常看電梯的開關(guān)，很明顯，它動(dòng)機(jī)有一個(gè)微妙而精確的控制。電梯門開關(guān)的時(shí)間非常精確。在打開電梯門的過(guò)程之中，可以加快電梯門的運(yùn)行速度，縮短實(shí)現(xiàn)時(shí)間。通過(guò)編碼器正確的掌握電機(jī)的運(yùn)動(dòng)和控制，可以實(shí)現(xiàn)絲織物的一般柔順動(dòng)作。
當(dāng)電梯出現(xiàn)在人們的視野之中時(shí)，編碼器并不流行。*的編碼器工作都是由人工完成的。一開始沒(méi)有“△▽"按鍵，都是用鈴聲。我們可以在舊電影之中看到這一幕。上海灘大亨進(jìn)入電梯，電梯之內(nèi)的服務(wù)員按鈴下閘，使電梯到達(dá)相應(yīng)樓層。但是現(xiàn)在，由于使用編碼器來(lái)確定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)次數(shù)，電梯變得越來(lái)越方便，不再需要像之前那樣手動(dòng)操作。
編碼器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用是什么？那么如何使用編碼器來(lái)知道“旋轉(zhuǎn)方向"、“旋轉(zhuǎn)位置"和“旋轉(zhuǎn)速度"？這一次，簡(jiǎn)要介紹了光傳輸編碼器。透明編碼器主要由四部分組成：①LED發(fā)光元件；②透鏡；③碼盤；④光接收IC。首先，LED發(fā)光體的光是無(wú)序光。光被透鏡聚集在一起，并轉(zhuǎn)換成平行光。在代碼板之上均勻地打開多個(gè)矩形孔（有燈或無(wú)燈）。它被發(fā)射到光接收IC之上的發(fā)光二極管和其他電子元件，并由信號(hào)轉(zhuǎn)換電子部分進(jìn)行處理。最終，輸出了A相和B相兩種方法。
A相和B相的相位關(guān)系在世界上是普遍存在的。a相與B相的相位差為14周輸出。通過(guò)對(duì)A、B相編碼器輸出信號(hào)的處理，可以清楚地顯示出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、位置和速度。然后我們將討論如何檢測(cè)它們。通過(guò)檢測(cè)a相和B相的序列，可以檢測(cè)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向。例如，當(dāng)編碼器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，a相出現(xiàn)在B相后，如果碼盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，B相會(huì)出現(xiàn)在a相以前，這樣的結(jié)構(gòu)不僅可以確定旋轉(zhuǎn)方向，還可以確定水平驅(qū)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向。
編碼器旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)
碼盤（光柵盤）是在一定直徑的圓板之上均勻開若干個(gè)矩形孔。我們家一周有360個(gè)長(zhǎng)方形的洞。因?yàn)槊總€(gè)矩形孔都輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，所以可以檢測(cè)到每個(gè)脈沖具有與一個(gè)度相同的旋轉(zhuǎn)位置。如果一個(gè)圓內(nèi)有3600個(gè)矩形孔，則可以檢測(cè)到0.1度角。
檢測(cè)編碼器的轉(zhuǎn)速
測(cè)量輸出脈沖頻率和編碼器分辨率，然后根據(jù)下式輕松計(jì)算編碼器速度。
轉(zhuǎn)速（Rmin）=（脈沖頻率分辨率）*60
靈活使用編碼器可以控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、位置和速度。在上述電梯實(shí)例之中，如圖4所示，微處理器發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，安裝在電機(jī)軸之上的編碼器輸出信號(hào)。然后利用編碼器計(jì)數(shù)器對(duì)編碼器的輸出進(jìn)行處理，并與微處理器的控制信號(hào)進(jìn)行差分比較。通過(guò)比較驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制信號(hào)和電機(jī)旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，只向電機(jī)提供目標(biāo)轉(zhuǎn)速所需的功率。在這種封閉結(jié)構(gòu)之中，我們稱之為閉環(huán)。
要實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)算
說(shuō)到這里，我們必須對(duì)編碼器的操作有一個(gè)大致的了解。現(xiàn)在讓我們回到編碼器的其他應(yīng)用。如果有人問(wèn)你編碼器是干什么的？方法是測(cè)量旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)物體的方向、數(shù)量和角度。因此，一般來(lái)說(shuō)編碼器的應(yīng)用，可以引用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器。
然而，似乎范圍太廣了。更準(zhǔn)確地說(shuō)，是高精度的機(jī)械設(shè)備。對(duì)于像電風(fēng)扇這樣的家用電器，無(wú)刷電機(jī)就不會(huì)有問(wèn)題，所以不需要使用編碼。相反，在工業(yè)機(jī)器人、AGV、模塊等工業(yè)設(shè)備之中，由于對(duì)高精度操作的要求，編碼器被廣泛應(yīng)用于這些設(shè)備之中。另外，文章開頭介紹的電梯，對(duì)自身運(yùn)動(dòng)要求很高，也會(huì)采用編碼器。近年來(lái)，編碼器在混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車之中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
有電機(jī)的地方就有編碼器
有沒(méi)有意識(shí)到目前所介紹的編碼器應(yīng)用全部都跟電有關(guān)？進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或水平運(yùn)動(dòng)，除了用電作為動(dòng)力源的電機(jī)驅(qū)動(dòng)之外，用油壓、氣壓作為驅(qū)動(dòng)方式也是有的。但是這些油壓和氣壓裝置，基本上沒(méi)有使用編碼器。為什么呢？首先，電機(jī)的話通過(guò)電源開關(guān)的控制，可以馬上開啟或停止運(yùn)動(dòng)。通過(guò)控制電機(jī)電壓和頻率，可以輕易改變轉(zhuǎn)數(shù)。因?yàn)檫@些動(dòng)作都有著高應(yīng)答，通過(guò)編碼器可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行高精度且迅速的控制。
用油壓作為動(dòng)力源的話，油壓上升是需要時(shí)間的（例如螺旋槳），也就無(wú)法像電機(jī)那樣用編碼器進(jìn)行控制。不單單是螺旋槳開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，如果要改變轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，螺旋槳無(wú)法馬上響應(yīng)，只能夠慢慢變化。這是由于驅(qū)動(dòng)螺旋槳運(yùn)動(dòng)的油壓受油的黏性、管道阻力所限制。油壓的變化以及螺旋槳轉(zhuǎn)數(shù)滯后，使得用編碼器測(cè)定轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行控制變得異常困難，氣壓設(shè)備同理。