IFM編碼器的定義與功能 -解決方案

　　IFM編碼器在數(shù)字系統(tǒng)里，常常需要將某一信息（輸入）變換為某一特定的代碼（輸出）。把二進(jìn)制碼按一定的規(guī)律編排，例如8421碼、格雷碼等，使每組代碼具有一特定的含義（代表某個(gè)數(shù)字或控制信號(hào)）稱為編碼。具有編碼功能的邏輯電路稱為編碼器。編碼器有若干個(gè)輸入，在某一時(shí)刻只有一個(gè)輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制碼。如果一個(gè)編碼器有N個(gè)輸入端和n個(gè)輸出端，則輸出端與輸入端之間應(yīng)滿足關(guān)系N≤2n。 例如8線—3線編碼器和10線—4

　　在數(shù)字系統(tǒng)里，常常需要將某一信息（輸入）變換為某一特定的代碼（輸出）。把二進(jìn)制碼按一定的規(guī)律編排，例如8421碼、格雷碼等，使每組代碼具有一特定的含義（代表某個(gè)數(shù)字或控制信號(hào)）稱為編碼。具有編碼功能的邏輯電路稱為編碼器。編碼器有若干個(gè)輸入，在某一時(shí)刻只有一個(gè)輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制碼。如果一個(gè)編碼器有N個(gè)輸入端和n個(gè)輸出端，則輸出端與輸入端之間應(yīng)滿足關(guān)系N≤2n。 例如8線—3線編碼器和10線—4線編碼器分別有8輸入、3位二進(jìn)制碼輸出和10輸入、4位二進(jìn)制碼輸出。

　　IFM編碼器下面分析4輸入、2位二進(jìn)制輸出的編碼器的工作原理。4線—2線編碼器的功能如表1所示。 表1 4線—2線編碼器功能表

　　輸 入 輸 出　　表1所示的編碼器為高電平輸入有效，因而可由功能表得到如下邏輯表達(dá)式：

　　IFM編碼器根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出邏輯圖如圖1所示。該邏輯電路可以實(shí)現(xiàn)如表5.2.1所示的功能，即當(dāng)I0～I(xiàn)3中某一個(gè)輸入為1，輸出 Y1Y0即為相對(duì)應(yīng)的代碼，例如當(dāng)I1為1時(shí)，Y1Y0為01。這里還有一個(gè)問(wèn)題請(qǐng)讀者注意。當(dāng)I0為1，I1～I(xiàn)3都為0和I0～I(xiàn)3均為0時(shí)Y1Y0 都是00，而這兩種情況在實(shí)際中是必須加以區(qū)分的，這個(gè)問(wèn)題留待后面加以解決。當(dāng)然，編碼器也可以設(shè)計(jì)為低電平有效。self

　　IFM編碼器的鍵盤輸入邏輯電路就是由編碼器組成。圖2是用十個(gè)按鍵和門電路組成的8421碼編碼器，其功能如表2所示， 其中S0～S9代表十個(gè)按鍵，即對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)0～9的輸入鍵，它們對(duì)應(yīng)的輸出代碼正好是8421BCD碼，同時(shí)也把它們作為邏輯變量，ABCD 為輸出代碼(A為高位)，GS為控制使能標(biāo)志。

　　對(duì)功能表和邏輯電路進(jìn)行分析，都可得知：①該編碼器為輸入低電平有效；②在按下S0～S9中任意一個(gè)鍵時(shí),即輸入信號(hào)中有一個(gè)為有效電平時(shí)，GS＝1，代表有信號(hào)輸入，而只有S0～S9均為高電平時(shí)GS＝0，代表無(wú)信號(hào)輸入,此時(shí)的輸出代碼0000為無(wú)效代碼。由此解決了前面提出的如何區(qū)分兩種情況下輸出都是全0的問(wèn)題。

　　用十個(gè)按鍵和門電路組成的8421BCD碼編碼器

　　十個(gè)按鍵8421BCD碼編碼器功能表

　　3.優(yōu)先編碼器

　　上述機(jī)械式按鍵編碼電路雖然比較簡(jiǎn)單，但當(dāng)同時(shí)按下兩個(gè)或更多個(gè)鍵時(shí)，其輸出將是混亂的。在數(shù)字系統(tǒng)中，特別是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，常常要控制幾個(gè)工作對(duì)象，例如微型計(jì)算機(jī)主機(jī)要控制打印機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、輸入鍵盤等。當(dāng)某個(gè)部件需要實(shí)行操作時(shí)，必須先送一個(gè)信號(hào)給主機(jī)（稱為服務(wù)請(qǐng)求），經(jīng)主機(jī)識(shí)別后再發(fā)出允許操作信號(hào)（稱為服務(wù)響應(yīng)），這里會(huì)有幾個(gè)部件同時(shí)發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求的可能，而在同一時(shí)刻只能給其中一個(gè)部件發(fā)出允許操作信號(hào)。因此，必須根據(jù)輕重緩急，規(guī)定好這些控制對(duì)象允許操作的先后次序，即優(yōu)先級(jí)別。識(shí)別這類請(qǐng)求信號(hào)的優(yōu)先級(jí)別并進(jìn)行編碼的邏輯部件稱為優(yōu)先編碼器。4線—2線優(yōu)先編碼器的功能表如表3所示。IFM編碼器2線優(yōu)先編碼器的功能表輸入 輸出

　　IFM編碼器的優(yōu)先級(jí)別。例如，對(duì)于I0，只有當(dāng)I1、I2、I3均為0，即均無(wú)有效電平輸入,且I0為1時(shí)，輸出為00。對(duì)于I3，無(wú)論其他3個(gè)輸入是否為有效電平輸入，輸出均為11

　　編碼器是把信號(hào)或數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換成可以用通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前面一種稱之為碼盤，后面一種稱作碼尺。編碼器依照讀取方法可以分成接觸式和非接觸式兩種。編碼器依照原理可以分成增量式和式兩大類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)化成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)化成記數(shù)計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表明位移的尺寸大小。式編碼器的每一個(gè)部位相匹配一個(gè)明確的數(shù)字碼，因而它的示值只與測(cè)量的開(kāi)始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程沒(méi)有關(guān)系。型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝有高速端安裝、低速端安裝、輔助機(jī)械裝置安裝等多種形式。

　　IFM編碼器的作用主要是用來(lái)數(shù)字轉(zhuǎn)換或傳感，檢測(cè)移動(dòng)量、角度等。編碼器可以將旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字脈沖信號(hào)，這些脈沖能用來(lái)控制角位移。

　　如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結(jié)合在一起，也可用于測(cè)量直線位移。反饋速度信號(hào)。一般，旋轉(zhuǎn)編碼器也能得到一個(gè)速度信號(hào)，這個(gè)信號(hào)要反饋給變頻器，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出數(shù)據(jù)。檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者水平運(yùn)動(dòng)機(jī)械的移動(dòng)方向、移動(dòng)量、角度。

　　編碼器是一種將旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字脈沖信號(hào)的旋轉(zhuǎn)式傳感器，這些脈沖能用來(lái)控制角位移，如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結(jié)合在一起，也可用于測(cè)量直線位移。編碼器產(chǎn)生電信號(hào)后由數(shù)控制置CNC、可編程邏輯控制器PLC、控制系統(tǒng)等來(lái)處理。

　　這些傳感器主要應(yīng)用在下列方面：機(jī)床、材料加工、電動(dòng)機(jī)反饋系統(tǒng)以及測(cè)量和控制設(shè)備。在ELTRA編碼器中角位移的轉(zhuǎn)換采用了光電掃描原理。

　　IFM編碼器是基于徑向分度盤的旋轉(zhuǎn)，該分度由交替的透光窗口和不透光窗口構(gòu)成的。此系統(tǒng)全部用一個(gè)紅外光源垂直照射，這樣光就把盤子上的圖像投射到接收器表面上，該接收器覆蓋著一層光柵，稱為準(zhǔn)直儀，它具有和光盤相同的窗口。

　　接收器的工作是感受光盤轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的光變化，然后將光變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電變化。一般地，旋轉(zhuǎn)編碼器也能得到一個(gè)速度信號(hào)，這個(gè)信號(hào)要反饋給變頻器，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出數(shù)據(jù)。

　　特別是與流媒體相關(guān)的，視頻編碼器它通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸視頻變得更加容易。這是因?yàn)閴嚎s減少了所需的帶寬，同時(shí)提供了高質(zhì)量的體驗(yàn)。

　　IFM編碼器是將信號(hào)(如比特流)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種。

　　按照工作原理編碼器可分為增量式和式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。

　　根據(jù)檢測(cè)原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其刻度方法及信號(hào)輸出形式，可分為增量式、式以及混合式三種。(REP)

　　光電編碼器是利用光柵衍射原理實(shí)現(xiàn)位移-數(shù)字變換，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字量的傳感器。

　　常見(jiàn)的光電編碼器由光柵盤，發(fā)光元件和光敏元件組成。光柵實(shí)際上是一個(gè)刻有規(guī)則透光和不透光線條的圓盤，光敏元件接收的光通量隨透光線條同步變化，光敏元件輸出波形經(jīng)整形后，變?yōu)槊}沖信號(hào)，每轉(zhuǎn)一圈，輸出一個(gè)脈沖。根據(jù)脈沖的變化，可以測(cè)量和控制設(shè)備位移量。

　　IFM編碼器按碼盤的刻孔方式不同分類：

　　1、增量型：就是每轉(zhuǎn)過(guò)單位的角度就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)(也有發(fā)正余弦信號(hào)，然后對(duì)其進(jìn)行細(xì)分，斬波出頻率更高的脈沖)，通常為A相、B相、Z相輸出，A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出。

　　根據(jù)延遲關(guān)系可以區(qū)別正反轉(zhuǎn)，而且通過(guò)取A相、B相的上升和下降沿可以進(jìn)行2或4倍頻;Z相為單圈脈沖，即每圈發(fā)出一個(gè)脈沖。

　　2、值型：就是對(duì)應(yīng)一圈，每個(gè)基準(zhǔn)的角度發(fā)出一個(gè)與該角度對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的數(shù)值，通過(guò)外部記圈器件可以進(jìn)行多個(gè)位置的記錄和測(cè)量。

　　編碼器按信號(hào)的輸出類型分為：電壓輸出、集電極開(kāi)路輸出、推拉互補(bǔ)輸出和長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)輸出。

　　編碼器以編碼器機(jī)械安裝形式分類，有軸型：有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。軸套型：軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。

　　IFM編碼器的機(jī)械安裝使用：型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝有高速端安裝、低速端安裝、輔助機(jī)械裝置安裝等多種形式。

　　高速端安裝：安裝于動(dòng)力馬達(dá)轉(zhuǎn)軸端(或齒輪連接)，此方法是分辨率高，由于多圈編碼器有4096圈，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)在此量程范圍內(nèi)，可充分用足量程而提高分辨率。

　　缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)物體通過(guò)減速齒輪后，來(lái)回程有齒輪間隙誤差，一般用于單向高精度控制定位，例如軋鋼的輥縫控制。另外編碼器直接安裝于高速端，馬達(dá)抖動(dòng)須較小，不然易損壞編碼器。　　

　　低速端安裝：安裝于減速齒輪后，如卷?yè)P(yáng)鋼絲繩卷筒的軸端或后一節(jié)減速齒輪軸端，此方法已無(wú)齒輪來(lái)回程間隙，測(cè)量較直接，精度較高，此方法一般測(cè)量長(zhǎng)距離定位，例如各種提升設(shè)備，送料小車定位等。輔助機(jī)械安裝：常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶、摩擦轉(zhuǎn)輪、收繩機(jī)械等。