旋转编码器就属于光栅传感器中的圆形光栅。而旋转编码器根据输出信号不同,可以分为增量式编码器和绝对式编码器。
一、增量式编码器
增量式编码器是随着轴的旋转,输出一系列的信号序列。在一个参考点后的脉冲数累加,可以反映转动的角度或者行程的长度。一般输出信号包括A、A-、B、B-、Z、Z-六路输出。
优点:可以获取较高的精度和输出分辨率。脉冲串行输出。缺点:无法获取转轴的绝对位置。
在电梯上主要用于异步电机的转速反馈,一般有5条引出线 VCC 0V A.B 及屏蔽层PE
增量式旋转编码器通过两个光敏接收管来转化角度码盘的时序和相位关系,得到角度码盘角度位移量的增加(正方向)或减少(负方向)。
图中A、B两点的间距为S2,分别对应两个光敏接收管,角度码盘的光栅间距分别为S0和S1。
当角度码盘匀速转动时,可知输出波形图中的S0:S1:S2比值与实际图的S0:S1:S2比值相同,同理,当角度码盘变速转动时,输出波形图中的S0:S1:S2比值与实际图的S0:S1:S2比值仍相同。
通过输出波形图可知每个运动周期的时序为:们把当前的A、B输出值保存起来,与下一个到来的A、B输出值做比较,就可以得出角度码盘转动的方向,
如果光栅格S0等于S1时,也就是S0和S1弧度夹角相同,且S2等于S0的1/2,那么可得到此次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2,再除以所用的时间,就得到此次角度码盘运动的角速度。
S0等于S1时,且S2等于S0的1/2时,1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度,如果S0不等于S1,S2不等于S0的1/2,那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角度了。
二、绝对值编码器
绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16 线……编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码(格雷码),这就称为n位绝对编码器。其分辨率是由二进制的位数来决定的,也就是说精度取决于位数(n-1)。
与增量式编码器不同,绝对式编码器不会输出脉冲,而是输出数字信号以指示编码器位置,并以此位置作为绝对坐标系中的静态参照点,因为由机械位置决定的每个位置是唯一的,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,电源切除后位置信息也不会丢失,什么时候需要知道位置就什么时候去读取它的位置,重新启动后系统可立即恢复运动,无需返回初始位置。消除了累计误差。
单圈绝对值编码器(海德汉1313):以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈绝对值编码器。
如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈绝对值编码器
多圈绝对值编码器如迅达300P的轿顶编码器就是多圈绝对值编码器。运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆。多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多,这样在安装时不用费劲找零点,将某一中间位置作为起始点就可以了,从而大大简化了安装调试的难度
三、混合型编码器
1、 UVW编码器
UVW编码器是典型的混合式编码器,其输出信号有A-、A+、B-、B+、Z-、Z+、U-、U+、V-、V+、W-、W+十二路信号,其中A、B、Z信号组成了增量式编码器,U、V、W信号组成了了绝对式编码器。由下图可以看出:
A、B信号正交,互差90度,占空比为50%,Z信号为每周一个脉冲;
UVW信号则为互差120度、占空比为50%的信号,将每周分为6个不同的区域,根据UVW信号的六种不同的组合来确定现在所处的区域。(组合111、000没有使用);
以上同组正负信号之间为反相关系。