南樺 電子報 062 出刊日期 | 2006.01.02

ENCONDER 選購及原理簡介


選擇旋轉編碼器的機種時,應注意下列諸點:
(1)增量式、或絕對式:
  應在考慮容許成本、電源打開時可否回歸原點、控制速度、耐干擾性等,選擇適當的類型。
(2)應該要有多少分解能:
 在考慮組合之機械裝置的要求精度及機械的成本下,選擇最適宜之機械綜合精度之 1/2 ~ 1/4
 分解能的精度即可。
(3)外型尺寸:
  因為裝設空間的關係而選擇之軸形型式(中空軸、SHAFT TYPE),在選擇時也應列入考慮。
(4)軸容許負荷:
 選擇時應考慮裝設方法造成的軸負荷狀態及機械壽命等。
(5)容許最大旋轉數:
 以使用時之機械的最大旋轉數來選擇。
(6)最高應答頻率:
 從組合之機械裝置的使用時軸最大轉數來決定。
 最大應答頻率 = (]旋轉數/60) × 分解能,但,因為實際信號周期
 會有誤差,應針對上述計算值,選擇較寬裕的樣式。
(7)保護構造:
 依使用環境之灰塵、水、油等的程度來選擇。

(8)軸的旋轉啟動力矩:
 驅動源的力矩多大。
(9)輸出回路方式:
 考慮連接之後段機器、信號的頻率、傳送距離、干擾環境等,選擇回路方式。
 
長距離傳送時,選擇差動(line drive) 輸出即可。


一. 增量式:

*只有在旋轉期間會輸出對應旋轉角度之脈衝的類型,靜止狀態時不會輸出。所以需要以另外計數器
 來計算輸出脈衝數,是利用計數來檢測旋轉量的方式

*增量式的脈衝信號無法一一識別,想要知道某輸入軸位置的旋轉數時,需要以計數器累加計算來自該
 位置的脈衝數。因此,可以任意選擇基準位置,且可無限計算旋轉量。若再推展回路,將脈衝發生
 頻率提高 2、4 倍時,也可增加電氣的分解能,這也是它的一個最大特徵 (註)。另外,每 1 旋轉發生
 一次的 Z 相信號也可以當做座標原點來使用。

註:需要高分解能時,一般會採用4 遞位回路方式。( 對A 相、 B 相的上、下波形分別進行微分的話,
  就可以得到 4 倍輸出,分解能也就變成 4 倍。)

圖解:
 
圖解說明:
隨著軸的旋轉,被寫入黑白圖案之碟片也會一起旋轉,而相對應的,通過 2 個縫隙的光會透過或被遮斷。
此光線會被各縫隙相對的影像半導體管變換成電流,並經波形整形後以2 個矩形波列來輸出。而 2 個縫隙
的配置上,相互間之矩形波列輸出的位相有1/4 間隔的差異。
輸出波形:
 
   分解能改變,相數也不會改變。

二. 絕對式:

  不論是否有旋轉,可以將對應旋轉角度的絕對位置信號進行平行輸出的類型。所以,不需要
計數器即可隨時確認旋轉位置。只要將編碼器組入機械,就會決定輸入旋轉軸的零位置,並隨時
將以數位方式來顯示零位置做為座標原點的旋轉角度。不但不會因為干擾等而造成混亂,啟動時
也不需要調整。而且,在高速旋轉下無法讀取符號時、在降低旋轉速度或在因停電等而斷電後再
打開電源時,仍然可以讀取正確的旋轉角度。此外,因為機械的晃動或振動所造成的不穩現象、
開關等承受到的電氣干擾等,也不會產生影響而十分安定。


圖解:
 
圖解說明:
寫入圖案的碟片旋轉時,通過縫隙的光,會依照圖案而有些透過、有些遮斷。透過的光會被影像
半導體管轉變成電流,經由波形整形回路而變成完全的數位信號。
輸出波形:
 
    輸出波形軌跡數不會因為分解能而改變。

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