旋转增量编码器中的隔行传感器技术

旋转增量编码器中的隔行传感器技术

如果您在网上搜索有关增量编码器构造的旋转编码器教程，最简单的双通道 A 和 B 型编码器涉及每个通道的光源和单个感光元件。然后，这对光学光束被旋转的光学编码器盘中断。来自盘的光在旋转过程中发生，交替照亮和变暗单元件传感器。

光传感器将间歇光束转换为低电平电信号，然后通过某种比较电路将其增强并调整为平方。这产生了旋转编码器输出脉冲。

增量编码器结构原理图

例如，这种基本设计存在一些缺点，如果光源强度发生变化怎么办？这种情况可能会随着时间的推移以及温度升高或降低而发生。光源变化意味着传感器输出的信号会发生变化，并可能影响旋转编码器通道驱动为高或低的决策点。决策点的这种变化会导致实际位置误差，需要避免。为了解决这个问题，使用了差分传感器电路。

在差分电路中，两个传感器的放置位置相差 180 度电相位。简单来说，这意味着当一个传感器处于“开启”状态或被光源照亮时，另一个传感器处于阴影中或“关闭”状态。通过保持这两个传感元件之间的关系，变化光源的模糊性可以通过共模误差消除。光照水平不再重要，而是这两个相等且相反的传感器之间的相对关系才是最重要的。

然而，这种设置仍然存在一个缺点。随着我们增加编码器的线数，磁盘和传感器元件的几何形状变得非常小。这引发了对任何可能阻塞磁盘的东西的担忧，例如碎片或其他污染物。

解决此问题的方法是将各个差分传感器元件分解为阵列上的多个交错传感器元件。传感器上不是只有一个元件及其互补元件，而是有多个元件和多个互补元件，它们交替放置在传感器上。随着光学编码器盘的旋转，多个窗口开口与照亮它们的元件对齐，同时使多个互补元件变暗。所有这些元件的信号被加在一起。将互补元件与基本元件进行比较以确定切换点。

这种设置的优点是传感器沿着磁盘分布在更广阔的区域，需要多个磁盘段来激活它。这使得对任何单个磁盘或传感器段的依赖对整体信号完整性的影响不那么重要。这也消除了编码器中对电位计的需求。如果有任何碎片进入磁盘，甚至造成一个或两个传感器段的完全堵塞，输出信号将不会受到影响。

这种技术传感方案还可以纠正磁盘偏心和磁盘摆动等磁盘定心问题，其中磁盘的移动和对齐在三个维度上发生变化，并且通常会导致信号幅度和最终输出信号的变化。

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