Tinjauan Pengekod dan Aplikasi <br> Pengekod adalah peranti elektromekanik yang boleh digunakan untuk mengukur gerakan mekanikal atau kedudukan sasaran. Kebanyakan pengekod menggunakan sensor optik untuk memberikan isyarat elektrik dalam bentuk kereta nadi, yang seterusnya dapat ditukar menjadi gerakan, arah, atau maklumat kedudukan.
Pengekod Rotary boleh digunakan untuk mengukur pergerakan putaran aci. Rajah 1 menunjukkan komponen asas pengekod berputar, termasuk diod pemancar cahaya (LED), roda kod, dan sensor cahaya di belakang roda kod. Roda kod ini diletakkan pada aci berputar dengan kawasan berbentuk kipas yang berbentuk kipas dan ringan yang disusun dalam bentuk yang dikodkan. Apabila roda kod berputar, sektor legap menyekat cahaya, dan sektor penghantaran cahaya membolehkan cahaya melewati. Ini menghasilkan denyutan gelombang persegi yang boleh dikumpulkan ke dalam kedudukan yang sama atau maklumat gerakan. Pengekod biasanya dibahagikan kepada 100 hingga 6000 sektor setiap revolusi. Ini menunjukkan bahawa pengekod 100 sektor dapat memberikan ketepatan 3.6 darjah manakala pengekod 6000 sektor dapat memberikan ketepatan 0.06 darjah.
Pengekod linear berfungsi seperti pengekod berputar. Ia menggunakan jalur tetap, legap untuk menggantikan encoder berputar, dengan beberapa jurang transmissive cahaya pada permukaan jalur legap, dan pemasangan pengesan LED dilampirkan pada badan yang bergerak.
Rajah 1. Komponen pengekod optik
Hanya satu pengekod output nadi tidak dapat menentukan sudut putaran, jadi ia tidak berguna. Jika dua saluran kod digunakan, dan perbezaan fasa antara sektor mereka adalah 90 darjah (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2), dua saluran output pengekod kuadratur dapat menentukan dua maklumat kedudukan dan arah putaran. Sebagai contoh, jika saluran A mengetuai fasa, pengekod berputar mengikut arah jam. Jika Channel B membawa fasa, maka roda kod berputar lawan jam. Oleh itu, dengan memantau bilangan denyutan dan maklumat fasa relatif antara isyarat A, B, adalah mungkin untuk mendapatkan kedudukan dan arahan maklumat putaran pada masa yang sama.
Rajah 2. Isyarat output pengekod kuadratur a dan b
Di samping itu, beberapa encoder kuadratur juga termasuk saluran output ketiga yang dipanggil isyarat sifar atau isyarat rujukan. Nadi tunggal adalah output untuk setiap putaran saluran ini. Anda boleh menggunakan nadi tunggal ini untuk mengira kedudukan rujukan dengan tepat. Dalam kebanyakan pengekod, isyarat ini dipanggil paksi z atau indeks.
Setakat ini, artikel ini memperkenalkan encoder kuadrat tambahan tunggal. Kerana kedua-dua isyarat A dan B dirujuk ke tanah, mereka dipanggil tunggal dan setiap isyarat hanya mempunyai satu (atau hanya satu) baris. Satu lagi pengekod yang biasa digunakan adalah pengekod perbezaan, dan isyarat A dan B mempunyai dua wayar. Kedua -dua baris isyarat A adalah 'dan A, dan dua baris isyarat B masing -masing adalah B' dan B. Kerana empat baris ini sentiasa mengeluarkan tahap yang diketahui (0V atau VCC), struktur ini juga dipanggil struktur tarik-tarik. Apabila a adalah vcc, 'adalah 0v. Sebaliknya, apabila A adalah 0V, a 'adalah vcc. Dalam kes encoder tunggal, A adalah sama ada VCC atau terapung. Menggunakan pengesanan pembezaan dapat memastikan ketepatan isyarat, jadi pengekod pembezaan biasanya boleh digunakan dalam persekitaran dengan bunyi elektrik yang besar.
Dengan encoder tambahan, hanya perubahan kedudukan maklumat (dari mana kelajuan gerakan dan pecutan dapat dikira) dapat diukur, tetapi kedudukan mutlak sasaran tidak dapat ditentukan. Di sini, kami akan memperkenalkan jenis pengekod ketiga: pengekod mutlak, yang boleh mendapatkan kedudukan mutlak sasaran. Pengekod ini, seperti pengekod tambahan, mempunyai sektor legap dan sektor telus. Walau bagaimanapun, pengekod mutlak menggunakan zon pelbagai komponen pada roda kod pengekod untuk membentuk saluran kod sepusat, seperti cincin sasaran. Laluan kod sepusat bermula dari pusat kod encoder dan meluas ke luar sehingga bahagian luar papan kod. Setiap saluran kod mempunyai dua kali partition daripada lapisan dalamannya. Lapisan pertama, saluran kod paling dalam, hanya mempunyai satu sektor pemindahan cahaya dan satu sektor legap; Lapisan kedua di pusat mempunyai dua sektor pemindahan cahaya dan dua sektor legap; dan terdapat empat sektor pemindahan cahaya dan sektor legap untuk saluran kod ketiga. Jika encoder mempunyai 10 saluran kod lapisan, maka saluran kod paling luar mempunyai 512 sektor; Sekiranya terdapat 16 saluran kod lapisan, maka saluran kod paling luar mempunyai 32,767 sektor.
Kerana pengekod mutlak mempunyai lebih daripada satu sektor setiap saluran kod daripada yang ada di dalamnya, bilangan sektor membentuk sistem pengiraan binari. Dalam jenis pengekod ini, setiap saluran kod pada roda kod sepadan dengan sumber cahaya dan penerima. Ini bermakna pengekod 10 lapisan memerlukan 10 kumpulan sumber cahaya dan penerima, manakala pengekod 16 lapisan memerlukan 16 kumpulan sumber cahaya dan penerima.
Kelebihan pengekod mutlak ialah anda dapat mengurangkan kelajuan pengekod dan membuat pengekod pengekod hanya membuat satu revolusi semasa keseluruhan kitaran gerakan mesin. Jika mesin bergerak 10 inci dan pengekod mempunyai 16 bit ketepatan, maka ketepatan kedudukan mesin adalah 10/65,536, atau 0.00015 inci. Jika mesin bergerak lebih lama, seperti 6 kaki, maka encoder putar kasar dapat memastikan setiap kaki dikesan; Tahap kedua, yang dipanggil pengekod berputar halus, boleh mengesan jarak dalam jarak 1 kaki. Ini bermakna anda boleh menyesuaikan pengekod kasar supaya ia berputar di sekitar jarak 6 kaki; Anda juga boleh menyesuaikan pengekod nipis supaya ia dapat menyelesaikan pelbagai 1 kaki (atau 12 inci).
Cara Mengukur Menggunakan Pengekod <br> Untuk menggunakan pengekod untuk pengukuran, mesti ada peranti elektronik asas, kaunter. Kaunter asas menghasilkan nilai melalui beberapa saluran inputnya untuk menunjukkan bilangan tepi yang dikesan (iaitu perubahan dari rendah ke tinggi atau tinggi ke dalam bentuk gelombang). Kebanyakan kaunter mempunyai tiga input yang saling berkaitan, sumber, dan pemilihan atas/bawah. Kaunter mencatatkan bilangan peristiwa dalam input sumber dan dikira naik atau turun mengikut keadaan garis pemilihan atas/bawah. Sebagai contoh: jika bit status up/down adalah "tinggi" maka kaunter dikira; Jika bit status up/down adalah "rendah" maka kaunter dikira. Rajah 3 menunjukkan gambarajah blok kaunter yang mudah.
Rajah 3. Model mudah alih kaunter
Pengekod biasanya mempunyai 5 wayar yang perlu disambungkan. Pengekod yang berbeza, warna garis ini tidak sama. Anda boleh menggunakan wayar ini untuk menguatkan pengekod dan membaca isyarat A, B, dan Z. Rajah 4 menunjukkan definisi antara muka biasa untuk pengekod tambahan.
Rajah 4. Antara muka pengekod tambahan
Langkah seterusnya adalah untuk menentukan di mana garis -garis ini harus disambungkan. Seperti yang disebutkan di atas, isyarat A disambungkan ke terminal sumber dan denyutan dalam isyaratnya dikira. Isyarat B disambungkan ke port pemilihan atas/bawah. Sambungkan mana-mana bekalan kuasa +5V DC ke sambungan kuasa dan tanah dalam kebanyakan kes, hanya satu garis digital untuk peranti pemerolehan data yang mencukupi.
Oleh kerana tepi isyarat dikira, perkara seterusnya yang perlu anda pertimbangkan adalah bagaimana nilai -nilai ini harus ditukar menjadi maklumat kedudukan. Proses menukar nilai kelebihan ke dalam maklumat kedudukan bergantung kepada jenis pengekodan yang digunakan. Terdapat tiga jenis pengekodan asas: x1, x2, dan x4.
Pengekodan x1
Rajah 5 menunjukkan bilangan kiraan tambah-minus untuk tempoh kuadratur dan jenis pengekodan X1 yang sepadan. Apabila Saluran A memimpin saluran B, kenaikan berlaku pada kelebihan saluran A. Apabila saluran B membawa saluran A, pengurangan berlaku di pinggir saluran A.
Rajah 5. Pengekodan x1
X2 Pengekodan
Pengekodan X2 adalah serupa dengan proses di atas, kecuali setiap kiraan kelebihan kaunter saluran ditambah atau diturunkan, bergantung pada saluran mana yang disalurkan. Nilai kaunter akan meningkat sebanyak 2 atau menurun sebanyak 2 setiap kitaran, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.
Rajah 6. Pengekodan x2
X4 Pengekodan
Dalam mod pengekodan X4, kaunter juga meningkat atau berkurangan pada setiap pinggir saluran A dan B. Sama ada bilangan kaunter meningkat atau berkurangan bergantung pada saluran yang membawa saluran mana. Bilangan kaunter akan meningkat sebanyak 4 atau berkurangan sebanyak 4 setiap kitaran.
Sebaik sahaja anda telah menetapkan jenis pengekodan dan jenis kiraan nadi, anda boleh menggunakan formula berikut untuk menukar maklumat angka ke maklumat kedudukan:
Untuk kedudukan putaran
Jumlah putaran 
Di mana n = bilangan denyutan yang dihasilkan oleh pengekod semasa setiap putaran aci
x = Jenis pengekodan
Untuk kedudukan linear
Pemindahan 
Di mana ppi = nadi per inci (parameter ini berkaitan dengan pengekod yang dipilih)
Menyambungkan pengekod ke instrumen <br> Dalam bahagian ini, ambil casis NI CDAQ-9172 dan modul I/O digital Ni 9401 C sebagai contoh. Menggunakan instrumen pengukur dan peralatan yang berbeza adalah serupa dengan proses ini.
Peralatan yang digunakan:
CDAQ-9172: Ni Compactdaq 8-Slot Hi-Speed USB Chassis
NI 9401: 8-Channel, 5 V/TTL Kelajuan Tinggi, Modul Digital I/O Bidirectional
24 Pulse/Rotation Quadrature Encoder
Ni 9401 mempunyai penyambung D-sub yang menyediakan sambungan untuk 8 saluran digital. Setiap saluran mempunyai port I/O digital yang boleh disambungkan ke peranti input atau output digital. Hanya melalui slot ke-5 dan ke-6 pada casis, anda boleh menyambung ke dua kaunter di CDAQ-9172; Oleh itu, masukkan 9401 ke dalam slot ke -5.
Menurut spesifikasi ini, sambungan A pada encoder disambungkan ke pin 14 dan sambungan B disambungkan ke pin 17 dan "5 kuasa VDC" disambungkan ke mana -mana garis digit yang tidak digunakan yang ditetapkan kepada "Tinggi". "" Sambung ke mana -mana port com.
Mula mengukur
Sekarang bahawa pengekod telah disambungkan ke peranti pengukuran, anda boleh menggunakan perisian pengaturcaraan grafik NI LabVIEW untuk memindahkan data ini ke komputer untuk pemerhatian dan analisis.
Petikan dari: Ni "Panduan Pengukuran Umum"