編碼器元件及其應用

編碼器元件是一種可替代炭膜電位器的新型數字式電子元件，有著良好的市場應用前景和發展空間。廣泛應用於家用電器、汽車音響、通訊設備、多媒體、音響、儀器儀表設備、數控工具機、醫療設備、工程機械、航空航天設備、智能控制、物聯網終端設備等，具有極大推廣應用的價值。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/186667.htm

1 編碼器的分類：

按產品結構分為：編碼器元件和編碼器組件;

按使用方式分為：旋轉式和直線式;

按技術原理分為：接觸式(電刷機械接觸)和非接觸式(含有：光學式、光電感應式、磁感應式、磁電感應式…);

按工作原理分為：增量型和絕對型。

2 部分編碼器元件產品(圖一)

(圖一：編碼器元件)

3 編碼器元件工作原理

本文將對增量型編碼器和絕對型編碼器的工作原理和應用進行介紹。

在編碼器的本體(脈衝碼盤)中預先根據不同的產品要求，製作金屬導通區與塑膠絕緣區，導通區與絕緣區的角度、形狀大小，決定著產品最終的信號輸出形式。

3.1增量型編碼器：

在旋轉過程中，能輸出二組或二組以上，有周期性變化並有相位時序差的編碼器 .

(1) 產品特點：

a) 可以360度旋轉;

b) 在旋轉過程中，能夠產生高、低電平周期性變化的輸出信號，沒有固定的起始點和終點;

c) 能在任一位置停下或起步;

d) 使用時，一般不注重停下位置的結果，只強調過程的信號變化。

(2) 產品構造：

該產品主要由軸芯、本體、支架、定位片、接觸刷等組成。

(3) 輸出信號：

通過旋轉軸芯帶動接觸刷，產生通、斷，輸出二組或二組以上，有周期性變化並有相位時序差的脈衝信號。

a) 輸出二組信號時，一般分為：A相、B相，相位間的相位差為相互延遲1/4脈衝周期，根據通斷的先後順序，判斷產品的旋轉方向(信號遞增或遞減)，如圖二所示：

(圖二：二組信號方波)

b) 輸出三組信號時，一般分為：A相、B相C相，通過三組信號的通斷先後順序(時間差)來判定信號的遞增或遞減，三組信號在導通的狀態時互不相交，從而使成品的相位差相對變大。信號增減更易識別，更穩定，不易出現亂碼，如圖三所示：

(圖三：三組信號方波)

(4) 如何判斷旋轉方向及計數

根據脈衝信號的輸出的特點，常用的判斷方式有以下二種(詳見圖四所示)：

a)比較法

在一個脈衝周期內，A、B相可以用四種運動時序表示，正轉時為：11、01、00、10;反轉時為：11、10、00、01,把此輸出值保存起來，與下一個A、B相輸出值做比較，即可得出運動方向(如果A、B相輸出11後輸出01,則為順時針;如果輸出11後輸出10,則為逆時針)。

這種方式對產品的要求較高，不易產生誤碼，但每次均需從11狀態開始。

b)邊沿觸發

由高電平向低電平變化的瞬間稱為下降沿，由低電平向高電平變化的瞬間稱為上升沿。如果A相輸出為下降沿時，B相出現一個高電平，這時為順時針旋轉;當A相輸出為下降沿時，B相出現一個低電平，這時為逆時針方向旋轉。長：15cm 文字體如：switching小五號

(圖四：比較法、邊沿觸發)

3.2 絕對型編碼器：

在每個定位處輸出與位置相對應的二進位代碼的編碼器。

(1) 產品特點：

a)產品上設定每個檔位固定的信號輸出方式，分別為0、1組合，應用此代碼輸出信號，可進行各種不同功能的設計;

b)正轉、反轉到同一檔位時，輸出的信號是一致的;

c)使用時，一般不考慮中間運動過程，只注重停止位置的輸出信號。

(2) 產品構造：

主要由軸芯、本體、支架、定位片、接觸刷等組成。它與增量型旋轉編碼器的最大差異是本體接觸片的形狀。

(3) 輸出信號：

通過編碼器的旋轉運動，在停止位置產生出有規則對應的固定編碼信號，如表一所示：

(表一：絕對型編碼信號)

4 編碼器的產品應用及一般應用電路：

編碼器元件應用領域有：功放、音響、調音臺、汽車音響、對講機、電臺、滑鼠、鍵盤、示波器、微波爐、電磁爐、洗衣機、空調等。

編碼器的參考應用電路如圖五所示。

(圖五：參考應用電路圖)

5 結束語

編碼器元件是傳統產品電位器的升級產品，它將代替一大部分傳統的炭膜電位器，展現出極大地生命力。在高端裝備製造、節能和新能源汽車、新一代信息技術、新能源裝備及節能環保裝備等新興產業中都能找到它的身影。編碼器國家行業標準，已由工信部批准立項，廣東升威電子製品有限公司主導編寫該產品的一系列行業標準，通過標準的制定，可以有效地引導行業的技術進步，促進企業自主創新，保證產品質量，規範市場秩序，降低行業經營成本，減少資源的浪費，提高產品在國際市場的競爭能力，有利於行業的快速發展。