編碼盤,編碼盤工作原理是什么?

編碼盤或編碼尺是一種通過直接編碼進(jìn)行測量的元件，它直接把被測轉(zhuǎn)角或直線位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼，指示其絕對位置。這種測量方式?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，將一個圓盤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)方式的測量裝置。下面以接觸式編碼盤為例說明其工作原理。
圖4-24是一個4位二進(jìn)制編碼盤，圖中涂黑部分是絕緣的。碼盤的外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為碼道。對應(yīng)4個碼道并排安裝有4個電刷，電刷經(jīng)電阻接到電源正極。編碼盤的最里一圈是公用的，與4個碼道上的導(dǎo)電部分連在一起，而與絕緣部分?jǐn)嚅_，該圈接到電源的負(fù)極(地)。編碼盤的轉(zhuǎn)軸與被測對象連在一起(如機(jī)床絲杠)，編碼盤的電刷則裝在一個不隨被測對象一起運動的部件(如機(jī)床本體)上。當(dāng)被測對象帶動編碼盤一起轉(zhuǎn)動時，根據(jù)與電刷串聯(lián)的電阻上有無電流流過，可用相應(yīng)的二進(jìn)制代碼表示。如圖4-24(b)所示，若編碼盤沿順時針方向轉(zhuǎn)動，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，由于編碼盤制作方面的誤差以及由于電刷的安裝不準(zhǔn)確，有誤差，個別電刷微小地偏離其設(shè)計位置，將造成很大的測量誤差。

圖 4-24 編碼盤

圖 4-24 編碼盤

圖4-25四位二進(jìn)制編碼盤展開圖

圖4-25四位二進(jìn)制編碼盤展開圖
圖4-25是圖4-24的4位二進(jìn)制編碼盤的展開圖。當(dāng)電刷在圖4-25(a)所示位置時，該讀數(shù)應(yīng)是由1011向1100過渡。
若各電刷嚴(yán)格保持在一條直線上且編碼盤制作無誤差，讀數(shù)也就無誤差；若電刷安裝不準(zhǔn)或編碼盤制作有誤差，如電刷安裝位置如圖4-25(b)中白色所示，則讀數(shù)可能會由1011先到1000，再到1100。類似于這種情況，對于4位二進(jìn)制編碼盤，由于電刷錯位會產(chǎn)生從0(0000)到15(1111)之間的讀數(shù)誤差，一般稱這種誤差為“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)一組電刷位于過渡線上時，另一組電刷一定位于兩個過渡線中間。這樣，根據(jù)兩組電刷的空間位置和測得的編碼值進(jìn)行比較判斷，可推算出正確的測量值。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
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編碼盤，循環(huán)碼是無權(quán)碼，其特點為相鄰兩個代碼間只有一位數(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一個編碼單位，故誤差大大減小。4位二進(jìn)制編碼盤的一個編碼單位所對應(yīng)的角度為360°／16=22.5°。
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