旋轉編碼器的輸出電路以及常用術語介紹

旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置，光電式旋轉編碼器通過光電轉換，可將輸出軸的角位移、角速度等機械量轉換成相應的電脈沖以數字量輸出(REP)。當旋轉編碼器軸帶動光柵盤旋轉時，經發光元件發出的光被光柵盤狹縫切割成斷續光線，并被接收元件接收產生初始信號。該信號經后繼電路處理后，輸出脈沖或代碼信號。旋轉編碼器的特點是體積小，重量輕，品種多，功能全，頻響高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能穩定，可靠使用壽命長等特點。其主要種類有增量式編碼器、絕對值編碼器、正弦波編碼器。

輸出電路圖解

1、NPN電壓輸出和NPN集電極開路輸出線路

PNP開路集電極輸出

電壓輸出

此線路僅有一個NPN型晶體管和一個上拉電阻組成，因此當晶體管處于靜態時，輸出電壓是電源電壓，它在電路上類似于TTL邏輯，因而可以與之兼容。在有輸出時，晶體管飽和，輸出轉為0VDC的低電平，反之由零跳向正電壓。

隨著電纜長度、傳遞的脈沖頻率、及負載的增加，這種線路形式所受的影響隨之增加。因此要達到理想的使用效果，應該對這些影響加以考慮。集電極開路的線路取消了上拉電阻。這種方式晶體管的集電極與編碼器電源的反饋線是互不相干的，因而可以獲得與編碼器電壓不同 的電流輸出信號。

2、PNP和PNP集電極開路線路

該線路與NPN線路是相同，主要的差別是晶體管，它是PNP型，其發射極強制接到正電壓，如果有電阻的話，電阻是下拉型的，連接到輸出與零伏之間。

3、推挽式線路

這種線路用于提高線路的性能，使之高于前述各種線路。事實上，NPN電壓輸出線路的主要局限性是因為它們使用了電阻，在晶體管關閉時表現出比晶體管高得多的阻抗，為克服些這缺點，在推挽式線路中額外接入了另一個晶體管，這樣無論是正方向還是零方向變換，輸出都是低阻抗。推挽式線路提高了頻率與特性，有利于更長的線路數據傳輸，即使是高速率時也是如此。信號飽和的電平仍然保持較低，但與上述的邏輯相比，有時較高。任何情況下推挽式線路也都可應用于NPN或PNP線路的接收器。

4、長線驅動器線路

當運行環境需要隨電氣干擾或編碼器與接收系統之間存在很長的距離時，可采用長線驅動器線路。數據的發送和接收在兩個互補的通道中進行，所以干擾受到抑制(干擾是由電纜或相鄰設備引起的)。這種干擾可看成“共模干擾”。此外，總線驅動器的發送和接收都是以差動方式進行的，或者說互補的發送通道上是電壓的差。因此對共模干擾它不是第三者，這種傳送方式在采用DC5V系統時可認為與RS422兼容;在特殊芯片時，電源可達DC24V，可以在惡劣的條件(電纜長，干擾強烈等)下使用。

5、差動線路

差動線路用在具有正弦長線驅動器的模擬編碼器中，這時，要求信號的傳送不受干擾。像長線驅動器線路那樣，對于數字信號產生兩個相位相差180度的信號。這種線路特意設置了120歐姆的特有線路阻抗，它與接收器的輸入電阻相平衡，而接收器必須有相等的負載阻抗。通常，在互補信號之間并聯連,120歐姆的終端電阻就達到了這種目的。

線性驅動輸出方式

旋轉編碼器常用術語錦集

輸出脈沖數/轉：旋轉編碼器轉一圈所輸出的脈沖數發，對于光學式旋轉編碼器，通常與旋轉編碼器內部的光柵的槽數相同(也可在電路上使輸出脈沖數增加到槽數的2倍4倍)。

分辨率：分辨率表示旋轉編碼器的主軸旋轉一周，讀出位置數據的最大等分數。絕對值型不以脈沖形式輸出，而以代碼形式表示當前主軸位置(角度)。與增量型不同，相當于增量型的“輸出脈沖/轉” 。

光柵：光學式旋轉編碼器，其光柵有金屬和玻璃兩種。如是金屬制的，開有通光孔槽;如是玻璃制的，是在玻璃表面涂了一層遮光膜，在此上面沒有透明線條(槽)。槽數少的場合，可在金屬圓盤上用沖床加工或腐蝕法開槽。在耐沖擊型編碼器上使用了金屬的光柵，它與金屬制的光柵相比不耐沖擊，因此在使用上請注意，不要將沖擊直接施加于編碼器上。

最大響應頻率：是在1秒內能響應的最大脈沖數(例：最大響應頻率為2KHz，即1秒內可響應2000個脈沖)公式：最大響應轉速(rpm)/60×(脈沖數/轉)=輸出頻率Hz 。

最大響應轉速：是可響應的最高轉速，在此轉速下發生的脈沖可響應公式如下：最大響應頻率(Hz)/ (脈沖數/轉)×60=軸的轉速rpm 。

輸出波形：輸出脈沖(信號)的波形。

輸出信號相位差：二相輸出時，二個輸出脈沖波形的相對的的時間差。

輸出電壓：指輸出脈沖的電壓。輸出電壓會因輸出電流的變化而有所變化。

起動轉矩：使處于靜止狀態的編碼器軸旋轉必要的力矩。一般情況下運轉中的力矩要比起動力矩小。

軸允許負荷：表示可加在軸上的最大負荷，有徑向和軸向負荷兩種。徑向負荷對于軸來說，是垂直方向的，受力與偏心偏角等有關;軸向負荷對軸來說，是水平方向的，受力與推拉軸的力有關。這兩個力的大小影響軸的機械壽命。

軸慣性力矩：該值表示旋轉軸的慣量和對轉速變化的阻力 。

轉速：該速度指示編碼器的機械載荷限制。如果超出該限制，將對軸承使用壽命產生負面影響，另外信號也可能中斷。

格雷碼：格雷碼是高級數據，因為是單元距離和循環碼，所以很安全。每步只有一位變化。數據處理時，格雷碼須轉化成二進制碼。

工作電流：指通道允許的負載電流。

工作溫度：參數表中提到的數據和公差，在此溫度范圍內是保證的。如果稍高或稍低，編碼器不會損壞。當恢復工作溫度又能達到技術規范 。

工作電壓：編碼器的供電電壓。