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8421编码器、4线线编码器、优先等这些的道理你都

日期:2019-10-09 05:33 来源: 工业编码器

  在数字系统里,常常需要将某一信息(输入)变换为某一特定的代码(输出)。把二进制码按一定的规律编排,例如8421码、格雷码等,使每组代码具有一特定的含义(代表某个数字或控制信号)称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。编码器有若干个输入,在某一时刻只有一个输入信号被转换成为二进制码。如果一个编码器有N个输入端和n个输出端,则输出端与输入端之间应满足关系N2n。例如8线位二进制码输出。

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  该逻辑电路可以实现如表1所示的功能,即当I0~I3中某一个输入为1,输出 Y1Y0即为相对应的代码,例如当I1为1时,Y1Y0为01。这里还有一个问题请读者注意。当I0为1,I1~I3都为0和I0~I3均为0时Y1Y0 都是00,而这两种情况在实际中是必须加以区分的,这个问题留待后面加以解决。当然,编码器也可以设计为低电平有效。

  计算机的键盘输入逻辑电路就是由编码器组成。图2是用十个按键和门电路组成的8421码编码器,其功能如表2所示, 其中S0~S9代表十个按键,即对应十进制数0~9的输入键,它们对应的输出代码正好是8421BCD码,同时也把它们作为逻辑变量,ABCD 为输出代码(A为最高位),GS为控制使能标志。

  对功能表和逻辑电路进行分析,都可得知:①该编码器为输入低电平有效;②在按下S0~S9中任意一个键时,即输入信号中有一个为有效电平时,GS=1,代表有信号输入,而只有S0~S9均为高电平时GS=0,代表无信号输入,此时的输出代码0000为无效代码。由此解决了前面提出的如何区分两种情况下输出都是全0的问题。

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  上述机械式按键编码电路虽然比较简单,但当同时按下两个或更多个键时,其输出将是混乱的。在数字系统中,特别是在计算机系统中,常常要控制几个工作对象,例如微型计算机主机要控制打印机、磁盘驱动器、输入键盘等。当某个部件需要实行操作时,必须先送一个信号给主机(称为服务请求),经主机识别后再发出允许操作信号(称为服务响应),这里会有几个部件同时发出服务请求的可能,而在同一时刻只能给其中一个部件发出允许操作信号。因此,必须根据轻重缓急,规定好这些控制对象允许操作的先后次序,即优先级别。识别这类请求信号的优先级别并进行编码的逻辑部件称为优先编码器。4线线优先编码器的功能表如表3所示。

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  编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种;按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关。

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  增量式编码器:增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;A、B两组脉冲相位差90度,从而可方便的判断出旋转方向,而Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。它的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

  绝对式编码器:绝对式编码器是直接输出数字的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘,每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区树木是双倍关系,码盘上的码道数是它的二进制数码的位数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件,当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然,码道必须N条码道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。

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  光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息,来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。光电编码器,是目前应用最多的传感器。

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  一般的光电编码器主要由光栅盘和光电检测装置组成。在伺服系统中,由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外,为判断旋转方向,码盘还可提供相位相差90的2个通道的光码输出,根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。

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  根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器。下面,简单说明一下,增量型编码器与绝对型编码器区别。

  1、工作原理:由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

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  编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有一定的厚度,精度就有限制,其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济型的,其成本低,但精度、热稳定性、寿命均要差一些。

  分辨率编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率,也称解析分度、或直接称多少线线、信号输出:信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL、HTL),集电极开路(PNP、NPN),推拉式多种形式,其中TTL为长线差分驱动(对称A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也称推拉式、推挽式输出,编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。

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  旋转单圈绝对值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈绝对值编码器。

  编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组 码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械 位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆。

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