如何利用编码器测量转速和角度

在电气传动系统中，编码器是用来测量电机转速及转子位置核心部件。光电编码器，它的转轴和被测转轴连在一起，由被测转轴带动它的转轴转动，然后将被测的物理量转变为二进制编码或者一串脉冲。

就以光电编码器来说进行细分又有三种类型，有增量式编码器、绝对式编码器、混合式编码器。其中的增量式编码器多用于转轴转速测量，绝对式编码器多用于转轴空间位置的测量，而混合式编码器其实就是增量式编码器和绝对式编码器的组合体，后端是置入处理芯片的。所以说其实这三类编码器都具有测量转子转速及空间位置的功能。

编码器如何实现物理量的测量？

上图是增量式编码器的结构示意图。

被测转轴带动它的转轴转动从而使光电码盘转动。关键部位就是光电码盘，在其周边刻有节距相等的辐射状窄缝，而且是两组透明的检测窄缝，这两组透明的检测窄缝是错开1/4节距，因此两个光电变换器输出信号在相位上相差90度。当工作时，鉴向盘不动的，只有主码盘和其转轴是跟被测转轴一起转动的，使发出的光源投射到主码盘和鉴向盘上。

假如主码盘的不透明区域和鉴向盘的透明窄缝对齐，投射光线是被全部遮挡的，此时编码器输出的电压信号是最小的。假如主码盘的透明区域和鉴向盘透明窄缝对齐，投射光线是全部透过的，此时编码器输出的电压信号是最大的。

所以说增量式编码器的主码盘每转一个刻度线周期，它就输出一个近似正弦波电压信号，而且两组光电变换器输出电压信号相位差为90度。

如何利用编码器测量转速和角度

工作中，我们会碰到一些机械设备的旋转轴需要测量它的运作速度，和角度如五金行业的冲床，剪床，或者需要两个旋转轴按照一定转速比运行如金属加工车床车螺纹等。

要实现这个功能，我们需要在被测量的轴上安装一个编码器一般是增量型，要测量轴的正反转采用AB相输出，只要测量一个方向的用A单相输出即可，如果还需要测量角度位置的话采用ABZ相输出的编码器比较好。

安装好编码器后，在编码器的输出端还要接上测量控制器，一般采用一下几种控制器：1、单片机或DSP，采用这种控制器根据接口电路的不同可以选用集电极 开路输出或差动输出的编码器。2、PLC控制器，如果是接PLC基本单元的一般选用集电极开路输出，如果是扩展单元的话有集电极的也有差动输入的。3、数 控加工卡、伺服驱动器，用这种控制器大部分情况下选用差动输出型编码器。

测量控制器接完后，下一步就是软件程序的编写， 下图就是用三菱PLC测量转速的一个说明。

软件编程思路如下：第一步在指定的时间内计数输入脉冲数量到D0，第二步四则运算，计算出转速N=60*D0*1000/（n*t），其中n表示编码器转一圈输出脉冲数，t表示指定的测量时间（ms）

采用这种方法测量精度和编码器分辨率与测量时间宽度成反比，在旋转体转速较高时（200r/min以上），误差可以达到在5R/MIN以下。

如果要测量角度位置，只需累加Z相脉冲数量+A或B相的计数脉冲数，就能算出当前位置是第几圈多少角度。

采用这种方法要注意，最高转速时控制器可接受的脉冲速度，超过极限值，测量不准确。