小型光电编码器的高分辨力细分技术

为了实现在不增加体积和重量的前提下提高小型光电编码器分辨力和细分精度,对光电编码器高分辨力细分技术进行了研究。首先,分析了影响小型光电编码器分辨力及细分精度的主要因素;其次,利用ADC841单片机对A/D转换的增益误差和失调误差进行修正;最后,优化电子学细分算法,设计出小型光电编码器高分辨力的信号处理电路。实验结果表明,该设计可以实现编码器精码信号的1 024细分,细分周期误差的峰峰值由163减小到70;将外径为40 mm的小型光电编码器分辨力提高4倍至4.98,精度提高至30。设计的编码器细分方法,电路结构简单、细分数高,可应用于对体积和重量有严格要求的绝对式和增量式光电编码器中。     

提高光电轴角编码器细分精度的改进粒子群算法

为提高光电轴角编码器的细分精度及莫尔条纹光电信号的细分倍数,设计了一种基于改进粒子群算法的信号正弦性修正方法。首先,根据莫尔条纹光电信号的数学模型,分析信号质量指标对细分误差的影响;并从编码器的制作、调试、使用等环节出发,指出信号细分误差产生的根本原因;然后,对改进粒子群算法的基本原理和实现步骤做了具体阐述;最后,以21 位光电编码器为实验对象,依据其精码转换的方波信息实现精码信号的自适应采样,同时应用改进算法对采集的编码器原始光电信号进行数据预处理,通过辨识信号模型中的3 个待定参量,直接实现信号等幅性偏差、稳定性偏差、正交性偏差的修正;对算法处理后的莫尔条纹信号进行细分精度检测,实验结果表明:编码器细分误差峰值由19.08降低到2.86,细分精度明显提高。     

光电编码器两种精码波形细分方法原理误差对比

光电编码器通常利用细分两路正交的码盘精码信号达到高分辨力的目的,为使细分技术更加完善,对基于三角波和基于正余弦波的两种细分方法进行了专题研究。分别对理想信号中存在直流误差、幅值误差、基波相位误差、高次谐波误差几种典型误差情况进行了分析,比较两种基于不同波形细分方法的抗干扰能力。实验对精码信号介于正余弦波和三角波之间的编码器进行测试,对于同一台编码器,采用正余弦波细分时精度为36,采用三角波细分时精度为42。结果表明:基于正余弦波的细分方法抗干扰能力优于基于三角波的细分方法。对于高精度光电编码器研制和生产时,可利用正余弦波对精码信号进行细分或将实际信号校正至标准正余弦波再细分。     

再谈提高光电编码器分辨率的位置细分电路

本刊今年第5期介绍了一种提高光电编码器分辩率的位置细分电路,其分辩率最大为光电编码器分辩率的4倍。为满足更高精度的测量,本文介绍一种由CMOS锁相环和方向鉴别器组成的位置细分电路。其原理框图如图1所示。图中f_A、f_B分别表示A相和B相脉冲,A相脉冲为计数脉冲,B相脉冲为辨向脉冲。设A相脉冲在前作加法计数,否则,作减法计数。图1虚线框I部分,是由一块CMOS锁相环电路CD4046和一块双BCD加法计数器CD4518组成的最大为100倍的倍频电路,其电路图如图2所示。图中双BCD加法计数器CD4518组成20分频器。工     

莫尔条纹快速细分在光电轴角编码器中的应用

详细介绍了莫尔条纹高插补系数快速细分的原理、硬件设计和软件设计,并将此细分装置应用于光电轴角编码器处理电路中。采用乘法倍频电路可以完成莫尔条纹信号的四倍频,提高了信号的正交性,达到了实验的要求。采用16位CHMOS微控制器80296SA进行软件8 192份细分,可以使光电轴角编码器的分辨率达到0.006″,测角精度σ≤0.4″,且该系统执行一次细分程序所需要的时间小于50μs。     

光电编码器的应用——分类源于角度测量基准

为了在应用方案中选取合适的光电编码器,需要了解其原理和特点,本文对编码器的分类和编码原理进行了总结。编码器的角度测量基准是光栅盘,所谓增量式、绝对式和准绝对式的区别,取决于采用光栅盘的类型。说明了编码的原理和编码效果,总结比较了不同种类编码器的特点。     

编码器光电信号参数的动态提取方法

光电编码器在运动状态下输出的实际信号与理想的正弦波或三角渡存在着偏差,在此偏差信号的基础上进行电子学细分就会产生细分误差.通过对动态波形数据直接进行运动状态分析,采用建立运动模型的方法,确定传感器的原始位置波形参数.将得到的波形参数带入细分误差公式,即可以求取细分误差,并为误差补偿提供了理论基础.此法作为一种新的误差检测方法,适用于现场编码器精度检测和校准.该方法克服了传统误差检测方法装置复杂,不适合现场环境复杂条件下的动态检测的缺陷,有很高的应用价值.

Abstract：

While a photoelectric encoder working at the dynamic state, there are deviations between the actual output signals and the theoretical two sine or triangular signals. Interpolating on this deviation signals will result in interpolation errors. In this paper, the original waveform parameters are obtained by analyzing the actual dynamic waveform data and building a dynamic model. Bringing these parameters into interpolation error equation, and then errors can be worked out which provides a theoretical basis for error compensating. As a new error detection method, it is suitable for on-site encoder accuracy detection and calibration. The new method with a high application value overcomes the defects existing in traditional error detection devices, such as the complexity of equipments and the unsuitability for dynamic detection under complex on-site conditions.     

推导法评估编码器细分误差

为实现高精度编码器细分误差的快速评估,提出了一种Lissajou图形推导法.通过理论分析和计算机仿真,得出:在一定条件下,lissajou图形的向径偏差与细分误差之间存在确定关系,可以由向径偏差各次谐波直接推导出细分误差的各次谐波,绘出细分误差曲线.与传统方法测量得到的静态细分误差曲线进行对比,实验结果表明,运用该方法,数据分析处理时间短,可以用于编码器工作现场的快速检测.     

光电编码器检测技术的研究现状及发展趋势

阐述了光电编码器的工作原理,按照编码方式的不同将光电编码器分为两类,总结比较两类编码器的性能特点及各自的优缺点。针对编码器检测技术的研究现状,介绍了常见编码器检测方法及模型,以及国内外现有的光电编码器检测技术及装置,并对比、分析、统计各检测方法的特点、适用场合及不足之处。并概括总结了未来光电编码器检测技术高精度、高效、高适用性的发展趋势。     

光电编码器的应用——光电扫描技术和测角系统组成

为了在应用方案中选取合适的光电编码器,需要了解其原理和特点。以角度测量基准为准,编码器可分为增量式、绝对式和准绝对式。从分类源于角度测量基准的角度了解了编码器的部分原理后,要了解如何从角度测量基准上获得角度数据,为此,介绍了光电编码器的核心技术——光电信号扫描原理。另外,说明了不同种类产品的系统组成;对结构特点和输出信号进行了总结。结构特点关系到应用系统的结构设计,输出信号特点关系到应用系统的用途和接口的二次开发设计。     

EPC-755A微型光电编码器及其应用

ＥＰＣ－７５５Ａ是一种适用面很广的微型光电编码器，本文介绍其主要特性参数，输出电路类型和输出信号，并给出了ＥＰＣ－７５５Ａ在汽车方向盘旋转角度测量中的具体应用 实例。     

高精度光电编码器莫尔条纹信号质量分析方法

针对莫尔条纹信号质量对高精度编码器细分误差的影响,提出了基于离散傅里叶变换分析莫尔条纹信号质量的方法。该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实地反应了莫尔条纹信号质量,提高了细分误差测量的准确性。编码器转动时,采集相位差为/2 的两路精码正弦光电信号,通过对采样信号的重构得到信号波形,利用离散傅里叶变换算法分析重构波形,求解信号的直流分量、幅值、相位和谐波分量等各项参数。最后,根据信号参数与细分误差的关系得到光电编码器的细分误差值,并进行了实验验证。实验结果表明,对某24 位绝对式光电轴角编码器细分误差进行测量,细分误差的峰值为+0.48和-0.21。相对于传统的细分误差测量方法,此方法测量速度快,测量精度高,适用于工作现场。     

光电编码器的应用——分辨力和精度

编码器数据的分辨力和测角精度是两码事,这两项指标同是编码器的关键指标.从应用角度出发,明确使用要求,选择合适的产品至关重要,不同的使用要求对测角精度和数据分辨力的要求不同,涉及到编码器的基准光栅质量、信号提取质量、产品安装要求等.说明了编码器数据的测角精度和分辨力的基本概念,分析了影响精度和分辨力的原因,简单介绍了保证...     

光电编码器的理论研究

本文从光电编码器的基本工作原理及常用的编码方法介绍入手,并在此基础上对光电编码器的具体应用及其发展趋势进行了研究。期望通过本文的研究能够对推动光电编码器的发展有所帮助。     

莫尔条纹光电信号细分误差的实时补偿

为了保证高精度光电轴角编码器在恶劣工作条件下的细分精度,设计了基于高分辨率数字电位计的实时补偿处理系统。依据莫尔条纹光电信号的数学模型,说明了由信号等幅性偏差和直流电平漂移引起的细分误差的空间分布特征,并得出误差规律及计算公式,从编码器的光机装调、码盘均匀性、光敏元件调试等制作环节出发,指出了编码器光电信号细分误差的根本特性;受高精度光电编码器分辨力的约束,从编码器光敏元件输出莫尔条纹信号的形式出发,构建了分辨率为0.1 的数字电位计查找表;并设计了实时补偿的关键算法。以23位光电编码器为实验对象,在-40～60 ℃条件下对补偿处理系统测试,实验结果表明:直流漂移1.2%,等幅性2%,且自动补偿时间约为3 s,满足编码器分辨力（0.154）和工作实时性的要求。该方法可实际应用于编码器系统,能够提高编码器的环境适应性和测角可靠性。     

一种硬件细分方法的研究与应用

对光栅传感器原始信号进行细分是采用各类光栅器件进行高精度位置测量、角度测量过程中不可或缺的一个环节。细分方法多种多样，针对各种现有的电子学细分方案并结合实际应用，本文采用纯硬件查表、轨迹计数等方法，实现了针对测角传感器信号的64倍频，同时将其成功地应用于交流伺服的全闭环系统，极大地改善了系统的定位精度。     

光电编码器信号传输的光纤实现

为了提高光电编码器输出信号在特定应用系统中的抗干扰能力,通过分析研究绝对值型和增量式光电编码器的输出信号形式,提出了采用相应的光电转换器件将电信号转换为光信号进行传输,实验结果表明方法可行,传输信号稳定并能可靠转换,提高了编码器输出信号的抗干扰能力。     

光电编码器检测仪

光电编码器作为一种精密的机电转换传感器，其每转输出脉冲数是否与标称值相符，直接影响到自动化系统的控制精度。文章介绍的光电编码器检测仪可对光电编码器进行在线测量，并迅速判别其好坏。     

光电编码器的输出接口和电路系统

光电编码器是一种位移数字转换器,将被测的角位移转换为数字量输出,因而它是一种数字传感器。它的优点是无触点磨损,转速高,具有很高的分辨力、精度和可靠性。随着科学技术的发展,光电编码器在现代数控技术(尤其机床业的数控和自动化)、电机速度控制、机械