旋轉(zhuǎn)增量編碼器中的隔行傳感器技術

如果您在網(wǎng)上搜索有關增量編碼器構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)編碼器教程，最簡單的雙通道 A 和 B 型編碼器涉及每個通道的光源和單個感光元件。然后，這對光學光束被旋轉(zhuǎn)的光學編碼器盤中斷。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，這種基本設計存在一些缺點，如果光源強度發(fā)生變化怎么辦？這種情況可能會隨著時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)動為高或低的決策點。決策點的這種變化會導致實際位置誤差，需要避免。為了解決這個問題，使用了差分傳感器電路。

在差分電路中，兩個傳感器的放置位置相差 180 度電相位。簡單來說，這意味著當一個傳感器處于“開啟”狀態(tài)或被光源照亮時，另一個傳感器處于陰影中或“關閉”狀態(tài)。通過保持這兩個傳感元件之間的關系，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，而是這兩個相等且相反的傳感器之間的相對關系才是最重要的。

然而，這種設置仍然存在一個缺點。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憂，例如碎片或其他污染物。

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

這種設置的優(yōu)點是傳感器沿著磁盤分布在更廣闊的區(qū)域，需要多個磁盤段來激活它。這使得對任何單個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的需求。如果有任何碎片進入磁盤，甚至造成一個或兩個傳感器段的完全堵塞，輸出信號將不會受到影響。

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

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