編碼器元件及其應(yīng)用

編碼器元件是一種可替代炭膜電位器的新型數(shù)字式電子元件，有著良好的市場應(yīng)用前景和發(fā)展空間。廣泛應(yīng)用于家用電器、汽車音響、通訊設(shè)備、多媒體、音響、儀器儀表設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療設(shè)備、工程機(jī)械、航空航天設(shè)備、智能控制、物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備等，具有極大推廣應(yīng)用的價(jià)值。

1 編碼器的分類：

按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為：編碼器元件和編碼器組件;

按使用方式分為：旋轉(zhuǎn)式和直線式;

按技術(shù)原理分為：接觸式(電刷機(jī)械接觸)和非接觸式(含有：光學(xué)式、光電感應(yīng)式、磁感應(yīng)式、磁電感應(yīng)式…);

按工作原理分為：增量型和絕對型。

2 部分編碼器元件產(chǎn)品(圖一)

(圖一：編碼器元件)

3 編碼器元件工作原理

本文將對增量型編碼器和絕對型編碼器的工作原理和應(yīng)用進(jìn)行介紹。

在編碼器的本體(脈沖碼盤)中預(yù)先根據(jù)不同的產(chǎn)品要求，制作金屬導(dǎo)通區(qū)與塑膠絕緣區(qū)，導(dǎo)通區(qū)與絕緣區(qū)的角度、形狀大小，決定著產(chǎn)品最終的信號輸出形式。

3.1增量型編碼器：

在旋轉(zhuǎn)過程中，能輸出二組或二組以上，有周期性變化并有相位時(shí)序差的編碼器 .

(1) 產(chǎn)品特點(diǎn)：

a) 可以360度旋轉(zhuǎn);

b) 在旋轉(zhuǎn)過程中，能夠產(chǎn)生高、低電平周期性變化的輸出信號，沒有固定的起始點(diǎn)和終點(diǎn);

c) 能在任一位置停下或起步;

d) 使用時(shí)，一般不注重停下位置的結(jié)果，只強(qiáng)調(diào)過程的信號變化。

(2) 產(chǎn)品構(gòu)造：

該產(chǎn)品主要由軸芯、本體、支架、定位片、接觸刷等組成。

(3) 輸出信號：

通過旋轉(zhuǎn)軸芯帶動(dòng)接觸刷，產(chǎn)生通、斷，輸出二組或二組以上，有周期性變化并有相位時(shí)序差的脈沖信號。

a) 輸出二組信號時(shí)，一般分為：A相、B相，相位間的相位差為相互延遲1/4脈沖周期，根據(jù)通斷的先后順序，判斷產(chǎn)品的旋轉(zhuǎn)方向(信號遞增或遞減)，如圖二所示：

(圖二：二組信號方波)

b) 輸出三組信號時(shí)，一般分為：A相、B相C相，通過三組信號的通斷先后順序(時(shí)間差)來判定信號的遞增或遞減，三組信號在導(dǎo)通的狀態(tài)時(shí)互不相交，從而使成品的相位差相對變大。信號增減更易識別，更穩(wěn)定，不易出現(xiàn)亂碼，如圖三所示：

(圖三：三組信號方波)
 

(4) 如何判斷旋轉(zhuǎn)方向及計(jì)數(shù)

根據(jù)脈沖信號的輸出的特點(diǎn)，常用的判斷方式有以下二種(詳見圖四所示)：

a)比較法

在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，A、B相可以用四種運(yùn)動(dòng)時(shí)序表示，正轉(zhuǎn)時(shí)為：11、01、00、10;反轉(zhuǎn)時(shí)為：11、10、00、01,把此輸出值保存起來，與下一個(gè)A、B相輸出值做比較，即可得出運(yùn)動(dòng)方向(如果A、B相輸出11后輸出01,則為順時(shí)針;如果輸出11后輸出10,則為逆時(shí)針)。

這種方式對產(chǎn)品的要求較高，不易產(chǎn)生誤碼，但每次均需從11狀態(tài)開始。

b)邊沿觸發(fā)

由高電平向低電平變化的瞬間稱為下降沿，由低電平向高電平變化的瞬間稱為上升沿。如果A相輸出為下降沿時(shí)，B相出現(xiàn)一個(gè)高電平，這時(shí)為順時(shí)針旋轉(zhuǎn);當(dāng)A相輸出為下降沿時(shí)，B相出現(xiàn)一個(gè)低電平，這時(shí)為逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。長：15cm 文字體如：switching小五號

(圖四：比較法、邊沿觸發(fā))

3.2 絕對型編碼器：

在每個(gè)定位處輸出與位置相對應(yīng)的二進(jìn)制代碼的編碼器。

(1) 產(chǎn)品特點(diǎn)：

a)產(chǎn)品上設(shè)定每個(gè)檔位固定的信號輸出方式，分別為0、1組合，應(yīng)用此代碼輸出信號，可進(jìn)行各種不同功能的設(shè)計(jì);

b)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)到同一檔位時(shí)，輸出的信號是一致的;

c)使用時(shí)，一般不考慮中間運(yùn)動(dòng)過程，只注重停止位置的輸出信號。

(2) 產(chǎn)品構(gòu)造：

主要由軸芯、本體、支架、定位片、接觸刷等組成。它與增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的最大差異是本體接觸片的形狀。

(3) 輸出信號：

通過編碼器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在停止位置產(chǎn)生出有規(guī)則對應(yīng)的固定編碼信號，如表一所示：

(表一：絕對型編碼信號)

4 編碼器的產(chǎn)品應(yīng)用及一般應(yīng)用電路：

編碼器元件應(yīng)用領(lǐng)域有：功放、音響、調(diào)音臺(tái)、汽車音響、對講機(jī)、電臺(tái)、鼠標(biāo)、鍵盤、示波器、微波爐、電磁爐、洗衣機(jī)、空調(diào)等。

編碼器的參考應(yīng)用電路如圖五所示。

(圖五：參考應(yīng)用電路圖)

5 結(jié)束語

編碼器元件是傳統(tǒng)產(chǎn)品電位器的升級產(chǎn)品，它將代替一大部分傳統(tǒng)的炭膜電位器，展現(xiàn)出極大地生命力。在高端裝備制造、節(jié)能和新能源汽車、新一代信息技術(shù)、新能源裝備及節(jié)能環(huán)保裝備等新興產(chǎn)業(yè)中都能找到它的身影。編碼器國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已由工信部批準(zhǔn)立項(xiàng)，廣東升威電子制品有限公司主導(dǎo)編寫該產(chǎn)品的一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過標(biāo)準(zhǔn)的制定，可以有效地引導(dǎo)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)企業(yè)自主創(chuàng)新，保證產(chǎn)品質(zhì)量，規(guī)范市場秩序，降低行業(yè)經(jīng)營成本，減少資源的浪費(fèi)，提高產(chǎn)品在國際市場的競爭能力，有利于行業(yè)的快速發(fā)展。