人物为什么需要在工控数据测控技术中使用编码器和光栏板

  • 天文科普
  • 2024年12月21日
  • 在探索增量式编码器的世界时,我们深入了解到,编码器内部拥有两个精密的玻璃片:一个是大圆盘(称为码盘),其上覆盖着等间距的向心刻线;另一个则是扇形片(称为光栏板),上面雕刻有两组交错的条纹A和B,它们彼此之间相隔1/4节距,即每两条条纹之间的距离。正如图一所示。 那么,为何我们需要光栏板呢?如果没有它,情况将会如何?假设我们去掉了光栏板,如图二所示,那会发生什么?

人物为什么需要在工控数据测控技术中使用编码器和光栏板

在探索增量式编码器的世界时,我们深入了解到,编码器内部拥有两个精密的玻璃片:一个是大圆盘(称为码盘),其上覆盖着等间距的向心刻线;另一个则是扇形片(称为光栏板),上面雕刻有两组交错的条纹A和B,它们彼此之间相隔1/4节距,即每两条条纹之间的距离。正如图一所示。

那么,为何我们需要光栏板呢?如果没有它,情况将会如何?假设我们去掉了光栏板,如图二所示,那会发生什么?

没有光栏板意味着只有单一形式的波形输出——即A脉冲序列。通过对A脉冲进行计数,我们可以计算出移动距离。这看起来足够,但实际上,这只是一种单向脉冲计数器,没有办法确定编码器旋转方向,也就是无法判断轴是否正在沿着预定的行程范围内运动。

为了解决这个问题,我们引入了光栏板,使得系统能够产生两路不同序列的脉冲输出。显然,这两路脉冲必须具有不同的特征。它们如何区别呢?是通过频率、幅值还是相位?

由于处理不同幅值的脉冲会增加成本,而频率不可能相同,因此我们选择用相位来表示这种差异。

那么,两路脉冲之间有多大的相位差?

一个完整周期为360°,那么1/2个周期或1/4个周期又分别是多少?

当编码器改变其旋转方向时,如果相位差达到1/4个周期,即90°,这两个不同的信号就会表现出明显差异,如图三所示。

观察光栏板上的A组和B组条纹,它们之间并不完全对齐,而是错开了1/4节距(pitch),如图四所示。

这样,当编码器旋转时,由于这些特定设计,这两个信号就能提供90°相位差。

因此,光栏板存在的一个关键原因,就是为了识别并确定编码器旋转方向。如果你仅需实现单向计数,那么不使用光栏板也可以构建一个简单但有效的心灵感应机制。

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