编码器元件及其应用

      编码器元件是一种可替代炭膜电位器的新型数字式电子元件，有着良好的市场应用前景和发展空间。广泛应用于家用电器、汽车音响、通讯设备、多媒体、音响、仪器仪表设备、数控机床、医疗设备、工程机械、航空航天设备、智能控制、物联网终端设备等，具有极大推广应用的价值。

　　1 编码器的分类：

　　按产品结构分为：编码器元件和编码器组件;

　　按使用方式分为：旋转式和直线式;

　　按技术原理分为：接触式(电刷机械接触)和非接触式(含有：光学式、光电感应式、磁感应式、磁电感应式…);

　　按工作原理分为：增量型和绝对型。

　　2 部分编码器元件产品(图一)

　　(图一：编码器元件)

　　3 编码器元件工作原理

　　本文将对增量型编码器和绝对型编码器的工作原理和应用进行介绍。

　　在编码器的本体(脉冲码盘)中预先根据不同的产品要求，制作金属导通区与塑胶绝缘区，导通区与绝缘区的角度、形状大小，决定着产品最终的信号输出形式。

　　3.1增量型编码器：

　　在旋转过程中，能输出二组或二组以上，有周期性变化并有相位时序差的编码器 .

　　(1) 产品特点：

　　a) 可以360度旋转;

　　b) 在旋转过程中，能够产生高、低电平周期性变化的输出信号，没有固定的起始点和终点;

　　c) 能在任一位置停下或起步;

　　d) 使用时，一般不注重停下位置的结果，只强调过程的信号变化。

　　(2) 产品构造：

　　该产品主要由轴芯、本体、支架、定位片、接触刷等组成。

　　(3) 输出信号：

　　通过旋转轴芯带动接触刷，产生通、断，输出二组或二组以上，有周期性变化并有相位时序差的脉冲信号。

　　a) 输出二组信号时，一般分为：A相、B相，相位间的相位差为相互延迟1/4脉冲周期，根据通断的先后顺序，判断产品的旋转方向(信号递增或递减)，如图二所示：

　　(图二：二组信号方波)

　　b) 输出三组信号时，一般分为：A相、B相C相，通过三组信号的通断先后顺序(时间差)来判定信号的递增或递减，三组信号在导通的状态时互不相交，从而使成品的相位差相对变大。信号增减更易识别，更稳定，不易出现乱码，如图三所示：

　　(图三：三组信号方波)

      (4) 如何判断旋转方向及计数

　　根据脉冲信号的输出的特点，常用的判断方式有以下二种(详见图四所示)：

　　a)比较法

　　在一个脉冲周期内，A、B相可以用四种运动时序表示，正转时为：11、01、00、10;反转时为：11、10、00、01,把此输出值保存起来，与下一个A、B相输出值做比较，即可得出运动方向(如果A、B相输出11后输出01,则为顺时针;如果输出11后输出10,则为逆时针)。

　　这种方式对产品的要求较高，不易产生误码，但每次均需从11状态开始。

　　b)边沿触发

　　由高电平向低电平变化的瞬间称为下降沿，由低电平向高电平变化的瞬间称为上升沿。如果A相输出为下降沿时，B相出现一个高电平，这时为顺时针旋转;当A相输出为下降沿时，B相出现一个低电平，这时为逆时针方向旋转。长：15cm 文字体如：switching小五号

　　(图四：比较法、边沿触发)

　　3.2 绝对型编码器：

　　在每个定位处输出与位置相对应的二进制代码的编码器。

　　(1) 产品特点：

　　a)产品上设定每个档位固定的信号输出方式，分别为0、1组合，应用此代码输出信号，可进行各种不同功能的设计;

　　b)正转、反转到同一档位时，输出的信号是一致的;

　　c)使用时，一般不考虑中间运动过程，只注重停止位置的输出信号。

　　(2) 产品构造：

　　主要由轴芯、本体、支架、定位片、接触刷等组成。它与增量型旋转编码器的最大差异是本体接触片的形状。

　　(3) 输出信号：

　　通过编码器的旋转运动，在停止位置产生出有规则对应的固定编码信号，如表一所示：

　　(表一：绝对型编码信号)

　　4 编码器的产品应用及一般应用电路：

　　编码器元件应用领域有：功放、音响、调音台、汽车音响、对讲机、电台、鼠标、键盘、示波器、微波炉、电磁炉、洗衣机、空调等。

　　编码器的参考应用电路如图五所示。

　　(图五：参考应用电路图)

　　五、结束语

　　编码器元件是传统产品电位器的升级产品，它将代替一大部分传统的炭膜电位器，展现出极大地生命力。在高端装备制造、节能和新能源汽车、新一代信息技术、新能源装备及节能环保装备等新兴产业中都能找到它的身影。编码器国家行业标准，已由工信部批准立项，广东升威电子制品有限公司主导编写该产品的一系列行业标准，通过标准的制定，可以有效地引导行业的技术进步，促进企业自主创新，保证产品质量，规范市场秩序，降低行业经营成本，减少资源的浪费，提高产品在国际市场的竞争能力，有利于行业的快速发展。