旋轉(zhuǎn)增量編碼器中的隔行傳感器技術(shù)

如果您在網(wǎng)上搜索有關(guān)增量編碼器構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)編碼器教程，最簡單的雙通道 A 和 B 型編碼器涉及每個(gè)通道的光源和單個(gè)感光元件。然后，這對光學(xué)光束被旋轉(zhuǎn)的光學(xué)編碼器盤中斷。來自盤的光在旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)生，交替照亮和變暗單元件傳感器。

光傳感器將間歇光束轉(zhuǎn)換為低電平電信號，然后通過某種比較電路將其增強(qiáng)并調(diào)整為平方。這產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖。

增量編碼器結(jié)構(gòu)原理圖

例如，這種基本設(shè)計(jì)存在一些缺點(diǎn)，如果光源強(qiáng)度發(fā)生變化怎么辦？這種情況可能會隨著時(shí)間的推移以及溫度升高或降低而發(fā)生。光源變化意味著傳感器輸出的信號會發(fā)生變化，并可能影響旋轉(zhuǎn)編碼器通道驅(qū)動(dòng)為高或低的決策點(diǎn)。決策點(diǎn)的這種變化會導(dǎo)致實(shí)際位置誤差，需要避免。為了解決這個(gè)問題，使用了差分傳感器電路。

在差分電路中，兩個(gè)傳感器的放置位置相差 180 度電相位。簡單來說，這意味著當(dāng)一個(gè)傳感器處于“開啟”狀態(tài)或被光源照亮?xí)r，另一個(gè)傳感器處于陰影中或“關(guān)閉”狀態(tài)。通過保持這兩個(gè)傳感元件之間的關(guān)系，變化光源的模糊性可以通過共模誤差消除。光照水平不再重要，而是這兩個(gè)相等且相反的傳感器之間的相對關(guān)系才是最重要的。

然而，這種設(shè)置仍然存在一個(gè)缺點(diǎn)。隨著我們增加編碼器的線數(shù)，磁盤和傳感器元件的幾何形狀變得非常小。這引發(fā)了對任何可能阻塞磁盤的東西的擔(dān)憂，例如碎片或其他污染物。

解決此問題的方法是將各個(gè)差分傳感器元件分解為陣列上的多個(gè)交錯(cuò)傳感器元件。傳感器上不是只有一個(gè)元件及其互補(bǔ)元件，而是有多個(gè)元件和多個(gè)互補(bǔ)元件，它們交替放置在傳感器上。隨著光學(xué)編碼器盤的旋轉(zhuǎn)，多個(gè)窗口開口與照亮它們的元件對齊，同時(shí)使多個(gè)互補(bǔ)元件變暗。所有這些元件的信號被加在一起。將互補(bǔ)元件與基本元件進(jìn)行比較以確定切換點(diǎn)。

這種設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)是傳感器沿著磁盤分布在更廣闊的區(qū)域，需要多個(gè)磁盤段來激活它。這使得對任何單個(gè)磁盤或傳感器段的依賴對整體信號完整性的影響不那么重要。這也消除了編碼器中對電位計(jì)的需求。如果有任何碎片進(jìn)入磁盤，甚至造成一個(gè)或兩個(gè)傳感器段的完全堵塞，輸出信號將不會受到影響。

這種技術(shù)傳感方案還可以糾正磁盤偏心和磁盤擺動(dòng)等磁盤定心問題，其中磁盤的移動(dòng)和對齊在三個(gè)維度上發(fā)生變化，并且通常會導(dǎo)致信號幅度和最終輸出信號的變化。

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