一款低成本光電編碼器倍頻鑒向器設(shè)計

楊景昱

摘要： 利用光電編碼器的倍頻鑒向原理，提出一種簡化算法，并將其用于STC15F101系列低成本單片機上，實現(xiàn)低成本光電編碼器倍頻鑒向功能。

關(guān)鍵詞：光電編碼器；倍頻；鑒向器

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）23-5562-02

1 概述

光電編碼器一種利用光電轉(zhuǎn)換器件將輸出軸的旋轉(zhuǎn)位移量轉(zhuǎn)換成脈沖的傳感器，由于其具有構(gòu)造簡單，壽命長，抗干擾能力強，可靠性高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種電機伺服控制系統(tǒng)中。光電編碼器中又以結(jié)構(gòu)簡單的增量式光電編碼器應(yīng)用最廣。

2 編碼器四倍頻檢測原理

編碼器通常有A相、B相、Z信號等三路輸出信號。Z信號是零位的脈沖信號，可用于調(diào)零、消除累計誤差。A、B相信號則包含了被測對象的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)角度等信息，通常要經(jīng)過倍頻鑒向處理后再進(jìn)行有效利用。

編碼器的A、B相輸出信號如圖1所示。A、B相信號是相位差相差90度的正交方波脈沖串，每個脈沖代表被測對象旋轉(zhuǎn)了一定的角度，A、B之間的相位關(guān)系則反映了被測對象的旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)A相超前B相，轉(zhuǎn)動方向為正轉(zhuǎn)；當(dāng)B相超前A相則為反轉(zhuǎn)。

對A、B相信號典型處理方式主要是判斷旋轉(zhuǎn)方向并記錄相應(yīng)方向的脈沖數(shù)，從而計算所需的速度、位移等信息。因A、B相信號相位相差90度，故在A、B信號的上升、下降沿分別計數(shù)一次，即可實現(xiàn)四倍頻功能。

為了消除信號抖動，利用定時器產(chǎn)生1us定時中斷， 每1us采樣一次，按奈奎斯特采樣定律，則最高可識別周期2us的信號，即500KHz，對2500pulse/r的高精度編碼器，可測轉(zhuǎn)速12000轉(zhuǎn)/min

3 程序?qū)崿F(xiàn)

從上述原理可看出，檢測編碼器狀態(tài)本質(zhì)就是檢測信號變化情況，其由前一時刻和當(dāng)前時刻共同決定，AB相電平共有00， 01， 10， 11四種情況，將前后兩時刻AB信號進(jìn)行組合，發(fā)現(xiàn)可歸納成如下四種情況。

4 應(yīng)用實例

5 結(jié)論

利用該方法實現(xiàn)的光電碼盤測速、計數(shù)功能，具有程序簡單，單片機資源占用率低，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。結(jié)合國產(chǎn)高性能單片機可實現(xiàn)實用的低成本光電碼盤檢測電路。

參考文獻(xiàn)：

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