电子应用论文范文论编码器的应用发展及改革管理措施

　　摘要：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。

　　关键词：编码器,电子技术,应用电子论文刊发

　　我们通常用的是增量型编码器，可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。不同型号的旋转编码器，其输出脉冲的相数也不同，有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲，有的只有A、B相两相，最简单的只有A相。

　　编码器有5条引线，其中3条是脉冲输出线，1条是COM端线，1条是电源线(OC门输出型)。编码器的电源可以是外接电源，也可直接使用PLC的DC24V电源。电源“-”端要与编码器的COM端连接，“+ ”与编码器的电源端连接。编码器的COM端与PLC输入COM端连接，A、B、Z两相脉冲输出线直接与PLC的输入端连接，A、B为相差90度的脉冲，Z相信号在编码器旋转一圈只有一个脉冲，通常用来做零点的依据，连接时要注意PLC输入的响应时间。旋转编码器还有一条屏蔽线，使用时要将屏蔽线接地，提高抗干扰性。

　　1、编码器的应用现状

　　1.1编码器的种类及原理

　　编码器通常由光栅盘和光电检测装置两部分组成，其工作原理为：光栅盘在圆板上均匀的开通固定个数的长方形孔，工作时圆盘旋转，电子检测装置检测输出的脉冲信号，从而达到转化变量的目的。编码器按照信号的原理可以分为绝对值型编码器和增量型编码器，按照测量方式的不同可以分为行程编码器和角度测量编码器，下面对其进行具体的分析和阐述。

　　增量型编码器将位移变量转换成周期性的电信号，再将这些电信号转化成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小并传输给计算机。其工作过程是：在中心有轴的光电码盘上面有环形通、暗的刻线，光电码盘的一侧有光电发射设备，另外一侧有接收检测器件，光电盘会随着被测量的旋转而发生变化，从而达到测量速度、旋转方向、移动角度及相对距离的目的。增量型编码器在使用过程中仍然有一定的缺陷，主要是因为增量型编码器记录初始位置要依靠计数设备的内部记忆，一旦发生断电或者外部干扰导致脉冲丢失，编码器的零点就会发生偏移，而且偏移量无法通过计算获得，更无法进行自我修正，只有出现了过于明显的错误结果才能知道。目前解决这种误差问题的方法只有增加零点参考点的数目，编码器经过每一个参考点都可以进行修正零点的位置，但在进行修正之前仍然无法保证位置的准确性，尤其在遭到持续的间歇性干扰，其错误的程度更大。因此，增量型编码器目前存在着零点累计误差、停机断电记忆消失、开机需重新找零以及抗干扰功能较差等问题，而另一种编码器-绝对值型编码器都可以解决。

　　绝对值型编码器的基本结构与增量型编码器类似，由发射元件、检测元件、固定光栅和旋转光栅等构件组成。在编码器工作时，旋转光栅随被测元件的旋转而旋转，发射元件发射出的平行光束射在光码盘上，与光码盘另一侧的检测元件相耦合。绝对值编码器与增量型编码器的区别在于前者有许多道光通道刻线，每一道刻线都有自己的编排码，如2线、4线…16线编排，在读取时每道刻度线都可以形成一组二进制编码，总共2的n-1次方个二进制编码，称为n位绝对值编码。

　　绝对值编码器采取这种多个对照的方式，避免了增量型编码器的缺陷，可以直接输出数字信号，在测量角度、距离等物理量时，不需要计数器，在有电气噪声或振动的恶劣环境下同样可以使用，具有很强的抗干扰能力。在进行测量时，其位置取决于光码盘的机械位置，无需记忆和参考点，也不必回到原点，不会产生累积误差，抗干扰性和可靠性极强。绝对值型编码器又分为单圈绝对值型编码器和多圈绝对值型编码器，前者旋转一圈就会回到原点，多用于360°范围以内的角度测量，后者增加了圈数的编码，扩大了编码器的测量范围，可用于大角度或长度定位，目前已经在许多工控定位中应用。

　　1.2编码器的应用

　　编码器在工程实际应用中，通常有检测自动化系统中电机转速、设备运行位置和行程的作用，按用途可分为测速编码器和行程编码器两种。目前编码器主要应用以下领域：(1)机床。机床在工作过程中的X、Y轴给电机的控制，刀架的换刀、对刀，主轴旋转等都需要使用编码器;(2)电梯。电梯的速度调节和轿厢的位置控制都需要很精准的信号，编码器可以在电梯控制上提供可靠精准的位置信号和速度信号，完成电梯的正常运转;(3)风力发电领域。风电是目前发展最快的可再生资源，编码器主要用于发电机和变桨和偏航系统的测速、角度位移，同时用于检测风速，保证发电机的最大电力输出，是编码器未来最大的市场;(4)工业自动化控制生产线领域。工厂的自动化生产线需要精确的速度和方向信息保证电机正常运行;(5)工程机械领域。大型工程机械对可靠的速度和位置检测的需求越来越高，尤其在重型车辆行业，编码器广泛用于电子转向助力系统、车辆速度检测器以及混合动力汽车;(6)石油天然气行业。石油天然气行业是高危行业，需要较高可靠性、较好密封性的高标准编码器，主要用于钻台电机、转台和污泥泵的测速，如加油机上的编码器用于测流量、计量加油量;(7)矢量电机和伺服电机。矢量电机和伺服电机可以在很宽的范围内进行速度、转矩以及位置控制都要依赖电机输出轴上的编码器;(8)机器人领域。机器人的每个关节都需要精确的控制，以保证整个机器人的协调运动或行走，所以每个关节都需要一个编码器进行协调控制。

　　除了以上领域是编码器的主要应用领域外，编码器还广泛应用于造纸、印刷、冶金、天文等传统领域，具有非常广泛的应用范围和长远的应用前景。

　　1.3编码器的发展趋势展望

　　随着现代技术的发展，编码器开始向小型化、智能化以及测量更精确、适应性更强的领域发展。首先，编码器向着体积更小的方向发展，随着技术的发展，编码器需要在更小的位置发挥它的作用，所以缩小编码器的发射元件、接收元件成为必然，目前相同位数的编码器越来越小，而且为了适应自动化控制领域的智能化、集成化的需求，发明了许多新型的编码方式，如：矩阵式编码方式、伪随机码编码方式、游标式编码方式等，这些新的编码方式不仅减小了编码器的体积，还为提高编码器的智能化提供了很好的基础;其次编码器的接口向智能化发展，编码器的接口电路通常由差分接收电路、A/D转换器以及EPROM器件组成，将正弦信号转换成参考脉冲信号、方波信号等，传输给控制系统，将接口电路模块智能化，可以有效的提高编码器的可靠性和独立性，有效地防止数据传输误差，保证精确度;另外，编码器的测量准确度进一步发展，编码器的精度通常由机械部分精度、码盘划分精度和信号处理电路综合保证，采用先进的工艺手段，提高光电元件、码盘以及电路的精度是提高编码器精度的重要手段，从而提高车床等需要高精度轴系编码器的测量精度。

　　除此之外，编码器的发展还向使用网络化的信号传输、可编程编码器技术、电磁兼容技术等方向迅速发展。编码器是一种集光、电、机械技术为一体、具有广泛用途的传感器，随着关键技术的突破和科学的迅猛发展，编码器技术必将越来越完善，产品应用也越来越广泛。

　　2、结束语

　　文章对编码器的原理和分类进行了详细的论述，并对编码器在机床、电梯、自动化控制、新能源开发等领域的应用现状进行了具体的分析，最后对编码器小型化、智能化的发展趋势进行了探讨，为编码器的推广应用和进一步发展提供了有力的支持。

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