編碼盤(pán),編碼盤(pán)工作原理是什么?

編碼盤(pán)或編碼尺是一種通過(guò)直接編碼進(jìn)行測(cè)量的元件，它直接把被測(cè)轉(zhuǎn)角或直線(xiàn)位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼，指示其絕對(duì)位置。這種測(cè)量方式?jīng)]有積累誤差，電源切除后位置信息也不丟失。
一、 工作原理
編碼盤(pán)或編碼尺是一種按一定的編碼形式，如二進(jìn)制編碼，二—十進(jìn)制編碼、格萊碼或余三碼等，將一個(gè)圓盤(pán)或直尺分成若干等分，并利用電子、光電或電磁器件，把代表被測(cè)位移量大小的各等分上的編碼轉(zhuǎn)換成便于應(yīng)用的其他二進(jìn)制表達(dá)方式的測(cè)量裝置。下面以接觸式編碼盤(pán)為例說(shuō)明其工作原理。
圖4-24是一個(gè)4位二進(jìn)制編碼盤(pán)，圖中涂黑部分是絕緣的。碼盤(pán)的外4圈按導(dǎo)電為“1”、絕緣為“0”組成二進(jìn)制碼。通常，我們把組成編碼的各圈稱(chēng)為碼道。對(duì)應(yīng)4個(gè)碼道并排安裝有4個(gè)電刷，電刷經(jīng)電阻接到電源正極。編碼盤(pán)的最里一圈是公用的，與4個(gè)碼道上的導(dǎo)電部分連在一起，而與絕緣部分?jǐn)嚅_(kāi)，該圈接到電源的負(fù)極(地)。編碼盤(pán)的轉(zhuǎn)軸與被測(cè)對(duì)象連在一起(如機(jī)床絲杠)，編碼盤(pán)的電刷則裝在一個(gè)不隨被測(cè)對(duì)象一起運(yùn)動(dòng)的部件(如機(jī)床本體)上。當(dāng)被測(cè)對(duì)象帶動(dòng)編碼盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)與電刷串聯(lián)的電阻上有無(wú)電流流過(guò)，可用相應(yīng)的二進(jìn)制代碼表示。如圖4-24(b)所示，若編碼盤(pán)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，就可依次得到0000，0001，0100，…，1111的二進(jìn)制輸出。
用圖示二進(jìn)制代碼做的編碼盤(pán)，由于編碼盤(pán)制作方面的誤差以及由于電刷的安裝不準(zhǔn)確，有誤差，個(gè)別電刷微小地偏離其設(shè)計(jì)位置，將造成很大的測(cè)量誤差。

圖 4-24 編碼盤(pán)

圖 4-24 編碼盤(pán)

圖4-25四位二進(jìn)制編碼盤(pán)展開(kāi)圖

圖4-25四位二進(jìn)制編碼盤(pán)展開(kāi)圖
圖4-25是圖4-24的4位二進(jìn)制編碼盤(pán)的展開(kāi)圖。當(dāng)電刷在圖4-25(a)所示位置時(shí)，該讀數(shù)應(yīng)是由1011向1100過(guò)渡。
若各電刷嚴(yán)格保持在一條直線(xiàn)上且編碼盤(pán)制作無(wú)誤差，讀數(shù)也就無(wú)誤差；若電刷安裝不準(zhǔn)或編碼盤(pán)制作有誤差，如電刷安裝位置如圖4-25(b)中白色所示，則讀數(shù)可能會(huì)由1011先到1000，再到1100。類(lèi)似于這種情況，對(duì)于4位二進(jìn)制編碼盤(pán)，由于電刷錯(cuò)位會(huì)產(chǎn)生從0(0000)到15(1111)之間的讀數(shù)誤差，一般稱(chēng)這種誤差為“非單值性誤差”。消除這種誤差有兩種方法。一種方法是采用雙電刷，即在編碼盤(pán)的不同位置上分別安裝一組電刷，并且當(dāng)一組電刷位于過(guò)渡線(xiàn)上時(shí)，另一組電刷一定位于兩個(gè)過(guò)渡線(xiàn)中間。這樣，根據(jù)兩組電刷的空間位置和測(cè)得的編碼值進(jìn)行比較判斷，可推算出正確的測(cè)量值。另一種方法是采用特殊代碼即循環(huán)碼。圖4-26表示的是一個(gè)4位二進(jìn)制循環(huán)碼的光電

圖4-25二進(jìn)制循環(huán)編碼盤(pán)
?
?
編碼盤(pán)，循環(huán)碼是無(wú)權(quán)碼，其特點(diǎn)為相鄰兩個(gè)代碼間只有一位數(shù)變化，即“0”變?yōu)椤?”或“1”變?yōu)椤?”，這樣，由于電刷安裝不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的誤差最多不超過(guò)一個(gè)編碼單位，故誤差大大減小。4位二進(jìn)制編碼盤(pán)的一個(gè)編碼單位所對(duì)應(yīng)的角度為360°／16=22.5°。
?