1.引言

　　光電編碼器在現(xiàn)代電機(jī)控制系統(tǒng)中常用以檢測(cè)轉(zhuǎn)軸的位置與速度，是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的高精度角位置測(cè)量傳感器。由于其具有分辨率高、響應(yīng)速度快、體積小等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制系統(tǒng)中。

　　2.絕對(duì)值型光電編碼器信號(hào)傳輸?shù)墓饫w實(shí)現(xiàn)

　　編碼器按信號(hào)輸出形式分為絕對(duì)式編碼器和增量式編碼器。絕對(duì)式光電編碼器具有輸出量可與PLC模塊、ARM或FPGA等器件直接接口，無(wú)累計(jì)誤差等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格高、制造工藝復(fù)雜，不宜實(shí)現(xiàn)小型化。絕對(duì)型編碼器有兩種類型，單圈和多圈。單圈絕對(duì)型編碼器旋轉(zhuǎn)一圈后自動(dòng)回到零;多圈絕對(duì)型編碼器旋轉(zhuǎn)到編碼器最大圈數(shù)、最大計(jì)數(shù)值自動(dòng)回到零。絕對(duì)型編碼器一般采用格雷碼盤編碼。格雷碼（GrayCode）在任意兩個(gè)相鄰的數(shù)之間轉(zhuǎn)換時(shí)，只有一個(gè)數(shù)位發(fā)生變化。以分辨率24四位二進(jìn)制碼盤為例。若絕對(duì)值編碼器采用二進(jìn)制8421碼盤，如圖1所示，兩個(gè)順序的編碼之間有一位或一位以上二進(jìn)制位置改變。例如：兩個(gè)順序的二進(jìn)制碼，從0111變到1000，二進(jìn)制碼的所有位都改變它們的狀態(tài)。在改變狀態(tài)的過(guò)渡時(shí)刻得到讀數(shù)可能是錯(cuò)誤的。即位置的同步和采樣變得非常困難。

　　而采用二進(jìn)制格雷碼盤，如圖2所示，兩個(gè)順序的編碼之間，從最后一位碼到第一位碼，只有一位二進(jìn)制位置改變，這樣使位置的同步和采樣變得準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、可行。關(guān)于自然二進(jìn)制碼與格雷碼之間的換算關(guān)系可以參考相關(guān)文獻(xiàn)。

　　絕對(duì)值編碼器信號(hào)輸出一般有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出。下面對(duì)其輸出方式進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

　　2.1 并行輸出

　　絕對(duì)值編碼器輸出的是多位數(shù)碼（格雷碼或純二進(jìn)制碼），并行輸出就是在接口上有多點(diǎn)高低電平輸出，以代表數(shù)碼的1或0，對(duì)于位數(shù)不高的絕對(duì)編碼器，一般就直接以此形式輸出數(shù)碼，可直接進(jìn)入PLC或上位機(jī)的I/O接口，輸出即時(shí)，連接簡(jiǎn)單。但是并行輸出有如下問(wèn)題：

　?、俦仨毷歉窭状a，因?yàn)槿缡羌兌M(jìn)制碼，在數(shù)據(jù)刷新時(shí)可能有多位變化，讀數(shù)會(huì)在短時(shí)間里造成錯(cuò)碼。

　　②所有接口必須確保連接好，因?yàn)槿缬袀€(gè)別連接不良點(diǎn)，該點(diǎn)電位始終是0，造成錯(cuò)碼而無(wú)法判斷。

　?、蹅鬏斁嚯x不能遠(yuǎn)，一般在一兩米，對(duì)于復(fù)雜環(huán)境，最好有隔離。

　?、軐?duì)于位數(shù)較多，要許多芯電纜，并要確保連接優(yōu)良，由此帶來(lái)工程難度，同樣，對(duì)于編碼器，要同時(shí)有許多節(jié)點(diǎn)輸出，增加編碼器的故障損壞率。

　　2.2 同步串行（SSI）輸出

　　串行輸出就是通過(guò)約定，在時(shí)間上有先后的數(shù)據(jù)輸出，其連接的物理形式有RS232、RS422（TTL）、RS485等。SSI接口如RS422模式，以兩根數(shù)據(jù)線、兩根時(shí)鐘線連接，由接收設(shè)備向編碼器發(fā)出中斷的時(shí)鐘脈沖，絕對(duì)位置值由編碼器與時(shí)鐘脈沖同步輸出至接收設(shè)備。由接收設(shè)備發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)，編碼器開始輸出與時(shí)鐘信號(hào)同步的串行信號(hào)。串行輸出連接線少，傳輸距離遠(yuǎn)，提高了編碼器的可靠性和保護(hù)。一般高位數(shù)的絕對(duì)編碼器都是用串行輸出的。

　　2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線型輸出（異步串行）

　　現(xiàn)場(chǎng)總線型編碼器是多個(gè)編碼器各以一對(duì)信號(hào)線連接在一起，通過(guò)設(shè)定地址，用通訊方式傳輸信號(hào)，信號(hào)的接收設(shè)備只需一個(gè)接口，就可以讀多個(gè)編碼器信號(hào)。

　　總線型編碼器信號(hào)遵循R S 4 8 5的物理格式，目前有多種通訊規(guī)約，各有優(yōu)點(diǎn)，還未統(tǒng)一，編碼器常用的通訊規(guī)約有如下幾種：PROFIBUS-DP;CAN;DeviceNet等。

　　總線型編碼器可以節(jié)省連接線纜、接收設(shè)備接口，傳輸距離遠(yuǎn)，在多個(gè)編碼器集中控制的情況下還可以大大節(jié)省成本。