【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 心線重合。增量型編碼器精度取決于機(jī)械和電氣兩種因素，這些因素有：光柵分度誤差、光盤偏心、軸承偏心、電子讀數(shù)裝置引入的誤差以及光學(xué)部分的不精確性。確定編碼器精度的測(cè)量單位是電氣上的度數(shù)，編碼器精度決定了編碼器產(chǎn)生的脈沖分度。以下用360176。電氣度數(shù)來表示機(jī)械軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸的轉(zhuǎn)動(dòng)必須是一個(gè)完整的周期。要知道多少機(jī)械角度相當(dāng)于電氣上的360度，可以用下列公式來計(jì)算： 電氣360 =機(jī)械360176。/n176。脈沖/轉(zhuǎn)圖：A、B換向時(shí)信號(hào)編碼器分度誤差是以電氣角度為單位的兩個(gè)連續(xù)脈沖波的最大偏移來表示。誤差存在于任何編碼器中，這是由前述各因素引起的。Eltra編碼器的最大誤差為177。25電氣角度（在已聲明的任何條件下），相當(dāng)于額定值偏移177。7%，至于相位差90176。（電氣上）的兩個(gè)通道的最大偏差為177。35電氣度數(shù)相當(dāng)于額定值偏移177。10%左右。UVW信號(hào)增量型編碼器除了上述傳統(tǒng)的編碼器外，還有一些是與其它的電氣輸出信號(hào)集成在一起的增量型編碼器。與UVW信號(hào)集成的增量型編碼器就是實(shí)例，它通常應(yīng)用于交流伺服電機(jī)的反饋。這些磁極信號(hào)一般出現(xiàn)在交流伺服電機(jī)中，UVW信號(hào)一般是通過模擬磁性原件的功能而設(shè)計(jì)的。在Eltra編碼器中，這些UVW信號(hào)是用光學(xué)方法產(chǎn)生，并以三個(gè)方波的形式出現(xiàn)，它們彼此偏移120176。為了便于電機(jī)啟動(dòng)，控制電動(dòng)機(jī)用的啟動(dòng)器需要這些正確的信號(hào)。這些UVW磁極脈沖可在機(jī)械軸旋轉(zhuǎn)中重復(fù)許多次，因?yàn)樗鼈冎苯尤Q于所連接的電機(jī)磁極數(shù)，并且用于6或更多極電機(jī)的UVW信號(hào)。增量編碼器與單片機(jī)的接口：用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的具體方法：將A信號(hào)連接至外部中斷INT0，再將其反向后連接至外部中斷INT1,將B信號(hào)作為方向信號(hào)連接至某一輸入端口()，這樣在信號(hào)A的上升沿和與下降沿都會(huì)產(chǎn)生中斷。由于在不同轉(zhuǎn)向時(shí)，信號(hào)A的下降沿所對(duì)應(yīng)的方向信號(hào)電平正好相反，單片機(jī)在中斷服務(wù)程序中先檢測(cè)B信號(hào)的狀態(tài)，根據(jù)不同的狀態(tài)進(jìn)行不同的處理(計(jì)數(shù)值增加還是減小)，這樣能夠有效的防止反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的誤差，從而實(shí)現(xiàn)精確計(jì)數(shù)，相應(yīng)的C程序段如下：sbit DIR = 。int t。 //計(jì)數(shù)器數(shù)值變量void Int0ISR(void) interrupt 0 using 1{if( DIR ) t++。 else t。}void Int1ISR(void) interrupt 2 using 2{if( DIR ) t。 else t++。}上述方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)精確計(jì)數(shù)，但需要占用兩個(gè)外部中斷源，在一些應(yīng)用中受到限制。目前的新型單片機(jī)都具有增強(qiáng)的功能，如輸入捕捉，輸入比較等；利用輸入捕捉功能能夠更容易的實(shí)現(xiàn)編碼器的接口。一個(gè)可編程計(jì)數(shù)器陣列模塊PCA，有一個(gè)專用的計(jì)數(shù)器和5個(gè)工作通道所組成。5個(gè)通道可以工作于4種方式之一:軟件定時(shí)器方式，輸入捕捉方式，輸出比較方式和PWM方式。輸入捕捉方式可以在脈沖的上升沿或者下降沿捕捉，并同時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。利用這個(gè)功能可以很容易的實(shí)現(xiàn)編碼器的信號(hào)檢測(cè)與處理。為了消除反轉(zhuǎn)誤差，同時(shí)也增加了分辨率，將PCA設(shè)置成上升沿和下降沿捕捉方式。在PCA中斷服務(wù)程序中，首先檢測(cè)信號(hào)A的狀態(tài)，以判別其是上升沿中斷還是下降沿中斷。無論是上升沿還是下降沿，信號(hào)B都有兩種可能(正傳和反轉(zhuǎn))。因此像前面一樣，還需要再根據(jù)不同的情況進(jìn)行相反的處理。具體的C程序如下：采用PCA通道4sbit DIR = 。sbit PLS = 。 //PCA輸入通道4int t。 //計(jì)數(shù)器數(shù)值變量void PcaISR(void) interrupt 6 using 2{ if( PLS ){if( DIR ) t。 else t++。} Else{if( DIR ) t++。 else t。}}增量型編碼器存在零點(diǎn)累計(jì)誤差，抗干擾較差，接收設(shè)備的停機(jī)需斷電記憶，開機(jī)應(yīng)找零或參考位等問題，這些問題如選用絕對(duì)型編碼器可以解決。一、問：增量旋轉(zhuǎn)編碼器選型有哪些注意事項(xiàng)？應(yīng)注意三方面的參數(shù)：1． 機(jī)械安裝尺寸，包括定位止口，軸徑，安裝孔位；電纜出線方式；安裝空間體積；工作環(huán)境防護(hù)等級(jí)是否滿足要求。2． 分辨率，即編碼器工作時(shí)每圈輸出的脈沖數(shù)，是否滿足設(shè)計(jì)使用精度要求。3．電氣接口，編碼器輸出方式常見有推拉輸出（F型HTL格式），電壓輸出（E），集電極開路（C，常見C為NPN型管輸出，C2為PNP型管輸出），長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器輸出。其輸出方式應(yīng)和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。 二、增量編碼器的使用方法1，增量型旋轉(zhuǎn)編碼器有分辨率的差異，使用每圈產(chǎn)生的脈沖數(shù)來計(jì)量，數(shù)目從6到5400或更高，脈沖數(shù)越多，分辨率越高；這是選型的重要依據(jù)之一。2，增量型編碼器通常有三路信號(hào)輸出（差分有六路信號(hào)）：A,B和Z，一般采用TTL電平，A脈沖在前，B脈沖在后，A,B脈沖相差90度，每圈發(fā)出一個(gè)Z脈沖，可作為參考機(jī)械零位。一般利用A超前B或B超前A進(jìn)行判向，我公司增量型編碼器定義為軸端看編碼器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)，A超前B為90176。，反之逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)B超前A為90176。3，使用PLC采集數(shù)據(jù)，可選用高速計(jì)數(shù)模塊；使用工控機(jī)采集數(shù)據(jù)，可選用高速計(jì)數(shù)板卡；使用單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，建議選用帶光電耦合器的輸入端口。4，建議B脈沖做順向（前向）脈沖，A脈沖做逆向（后向）脈沖，Z原點(diǎn)零位脈沖。5，在電子裝置中設(shè)立計(jì)數(shù)棧。三、從增量式編碼器到絕對(duì)式編碼器 旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。角度傳感器是指能感受被測(cè)角度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。 角度傳感器，顧名思義，是用來檢測(cè)角度的。它的身體中有一個(gè)孔，可以配合樂高的軸。當(dāng)連結(jié)到RCX上時(shí)，軸每轉(zhuǎn)過1/16圈，角度傳感器就會(huì)計(jì)數(shù)一次。往一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)增加，轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變時(shí)，計(jì)數(shù)減少。計(jì)數(shù)與角度傳感器的初始位置有關(guān)。當(dāng)初始化角度傳感器時(shí)，它的計(jì)數(shù)值被設(shè)置為0，如果需要，你可以用編程把它重新復(fù)位。 通過計(jì)算旋轉(zhuǎn)的角度可以很容易的測(cè)出位置和速度。當(dāng)在機(jī)器人身上連接上輪子（或通過齒輪傳動(dòng)來移動(dòng)機(jī)器人）時(shí)，可以依據(jù)旋轉(zhuǎn)的角度和輪子圓周數(shù)來推斷機(jī)器人移動(dòng)的距離。然后就可以把距離轉(zhuǎn)換成速度，你也可以用它除以所用時(shí)間。實(shí)際上，計(jì)算距離的基本方程式為： 距離=速度時(shí)間 由此可以得到：速度=距離/時(shí)間 磁敏角度傳感器定義及其原理磁敏電阻角度傳感器磁敏感角度傳感器采用高性能集成磁敏感元件，利用磁信號(hào)感應(yīng)非接觸的特點(diǎn)，配合微處理器進(jìn)行智能化信號(hào)處理制成的新一代角度傳感器。特點(diǎn)：無觸點(diǎn) 高靈敏度 接近無限轉(zhuǎn)動(dòng)壽命 無噪聲 高重復(fù)性　高頻響應(yīng)特性好 優(yōu)點(diǎn):1)磁鋼位置未對(duì)準(zhǔn)自動(dòng)補(bǔ)償； 2)故障檢測(cè)功能；3)非接觸位置檢測(cè)功能，是滿足苛刻環(huán)境應(yīng)用需求的理想選擇。主要應(yīng)用領(lǐng)域: 1）工業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械建筑設(shè)備、石化設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、航空航天儀器儀表、國(guó)防工業(yè)等旋轉(zhuǎn)速度和角度的測(cè)量. 2）汽車電子腳踩油門角位移,方向盤位置,座椅位置,前大燈位置。 3）自動(dòng)化機(jī)器人,運(yùn)動(dòng)控制,旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和控制.舉例： DWQ－BZ－Ａ－40－G: 工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化 電流輸出 0～40176。（177。20176。）角度傳感器 DWQ－BL－177。2V－177。30： 比例輸出正負(fù)2V 電壓輸出 177。30176。角度傳感器產(chǎn)品選型技術(shù)測(cè)試指標(biāo)一、電壓比例輸出：電氣參數(shù) 除特別說明外，VCC=5V，TA＝25℃表2產(chǎn)品型號(hào)DWQ－BL參數(shù)名稱測(cè)試條件參數(shù)值單位最小典型最大電源電壓Vcc5V消耗電流Is10mA存儲(chǔ)溫度Ts40125186。C使用溫度TA2080186。C中點(diǎn)輸出VOV滿度輸出FSRL2KΩV輸出高電壓VOHIO = 1mAV輸出低電壓VOLIO = 1mAV中點(diǎn)溫漂20186。CTA80186。C177。10mVFS滿度溫漂20186。CTA80186。C%/186。CFS分辨率≤線性度θ=177。8186。2‰FSθ=177。20186。3‰FSθ=177。30186。6‰FSθ=177。45186。%FSθ=177。60186。3%FS接線方式紅 — 電源正極 黑 — 電源負(fù)極 黃 — 輸出信號(hào)基于磁敏角度技術(shù)的拉線式位移傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用傳統(tǒng)的拉線式位移傳感器采用電位器式位移傳感器，它通過電位器元件將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實(shí)現(xiàn)測(cè)量位移目的而設(shè)計(jì)的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個(gè)確定關(guān)系。電位器式位移傳感器的可動(dòng)電刷與被測(cè)物體相連，物體的位移引起電位器移動(dòng)端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。傳統(tǒng)的拉線式位移傳感器由于其電刷移動(dòng)時(shí)電阻以匝電阻為階梯變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件的時(shí)，則過大的階躍電壓會(huì)引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。同時(shí)，電位器式傳感器的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是易磨損、分辨力差、阻值偏低、高頻特性差，從而導(dǎo)致測(cè)量精度的下降。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大，使用方便，價(jià)格低廉?；诖琶艚嵌燃夹g(shù)的拉線式位移傳感器以磁場(chǎng)為傳輸載體，將位移變換轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)角度位移，同時(shí)，通過通信接口將位移信號(hào)返回給應(yīng)用系統(tǒng)?？傮w設(shè)計(jì)方案基于磁敏角度技術(shù)的拉線式位移傳感器的功能是將拉線的機(jī)械位移換成可以計(jì)量、記錄或傳送的電信號(hào)，主要由自動(dòng)回復(fù)彈簧、輪轂、磁鐵以及數(shù)據(jù)處理單元等部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖2所示由圖2可以看出，該基于磁敏角度技術(shù)的拉線式位移傳感器主要由6部分組成，改變傳統(tǒng)的拉線式位移傳感器接觸式、易磨損、高頻特性差等缺點(diǎn)，基于磁敏角度技術(shù)的拉線式位移傳感器以磁場(chǎng)為媒介，將機(jī)械位移變化轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)角度變化，一方面解決傳統(tǒng)拉線位移傳感器的接觸方式，另一方面減少了磨損、提高了系統(tǒng)高頻特性，從而確保位移檢測(cè)精度。數(shù)據(jù)處理運(yùn)算器，用于對(duì)接收到的磁敏角度信號(hào)通過數(shù)學(xué)模型運(yùn)算為拉線的位移信號(hào)。通信接口，通過通信接口與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行通信，接收來自應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備的命令并將采集到的位移信號(hào)反饋給應(yīng)用系統(tǒng)。從而提高了數(shù)據(jù)采集精度、穩(wěn)定性和可靠性，降低了位移傳感器的應(yīng)用門檻。各個(gè)部件功能描述如下：(1)拉線的鋼繩纏繞在輪轂上，輪轂與一個(gè)磁鐵連接在一起，當(dāng)拉線產(chǎn)生位移的時(shí)候，帶動(dòng)輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)，輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)造成與輪轂的軸連接的磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，從而磁鐵的磁場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)變化的角度。拉線運(yùn)動(dòng)發(fā)生的時(shí)候，自動(dòng)回復(fù)彈簧確保拉線具備一定的張力，確保拉線的位移與磁敏角度的比例關(guān)系。(2)磁敏角度感應(yīng)器與磁鐵安裝在同一中心軸，用來感應(yīng)磁鐵角度的變化，選用一種微處理器，該處理器讀取磁敏角度信息，并通過建立數(shù)學(xué)模型，將磁敏角度運(yùn)算為拉線的位移。(3)通訊接口，微處理器通過通信接口接收來自應(yīng)用系統(tǒng)的命令并將位移信息通過通信接口返回給應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理單元由磁敏角度感應(yīng)器、微處理器單元、通信接口以及輸出模塊，具體的功能框如圖3所示。2 硬件接口電路設(shè)計(jì)圖3處理單元通過分析圖3，磁敏角度感應(yīng)器選用MLX90316，它將拉線位移所導(dǎo)致的磁鐵磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度轉(zhuǎn)換為磁敏角度。微處理器單元選用32位嵌入式ARM用于對(duì)接收到的磁敏角度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成磁敏角度數(shù)據(jù)的接收，由于接收到的是磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的角度，所以通過建立數(shù)學(xué)模型，結(jié)合輪轂的直徑等因素，將磁敏角度換算為拉線的位移。因此，為了能夠快速地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和模型的建立，此處選用LPC2136作為數(shù)據(jù)處理單元。輸入、輸出控制模塊負(fù)責(zé)各種對(duì)外接口的處理，如通過通信接口接收來自應(yīng)用系統(tǒng)的命令，向應(yīng)用系統(tǒng)返回采集的位移結(jié)果，以便能夠?qū)⑽⑻幚砥鲉卧軌驁?zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)的命令并將采集結(jié)果通過接口安全可靠地發(fā)送到應(yīng)用設(shè)備，主要包含1路的RS 485和4～20 mA的電流輸出。（1） 磁敏角度接收接口MLX90316是一種線性霍爾芯片，采用了平面霍爾傳感技術(shù)的單片集成傳感芯片，該芯片可以用來測(cè)量與芯片表面共面的磁通密度，可以得到從0～36017