旋转编码器原理及使用方法

德赫机械

旋转编码器是一种将机械旋转运动转换为电信号输出的装置，广泛应用于测量转速、位置、角度等物理量。其核心原理基于光电转换或磁电转换，通过检测旋转轴的角位移或角速度，输出相应的脉冲信号或数字代码。

光电式旋转编码器原理

• 结构组成：
  • 光电码盘：中心有轴，其上有环形通、暗的刻线。
  • 发光元件：如发光二极管（LED），发出光线。
  • 接收元件：如光敏二极管，接收经过码盘刻线调制的光信号。
    
• 工作过程：
  • 旋转轴带动光电码盘旋转，码盘上的刻线对发光元件发出的光进行间断遮挡。
  • 接收元件将光信号转换为电信号，产生初始信号。
  • 后继电路对初始信号进行处理，输出A、B两相相位偏差90°的脉冲信号，以及每转一个的Z相零位脉冲。
    
• 信号处理：
  • A、B相信号：用于判断旋转方向和计算旋转步数。A相领先B相90°表示正转，B相领先A相90°表示反转。
  • Z相脉冲：用于确定零位参考位，每转一周输出一个脉冲。
    
  
  

磁电式旋转编码器原理

磁电式旋转编码器利用磁场变化来检测旋转位置，原理与光电式类似，但采用磁阻元件或霍尔元件替代光电元件，适用于恶劣环境。

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旋转编码器使用方法硬件连接

• 供电：
  • 旋转编码器的工作电压通常为3.3V或5V，由内部发光二极管和光电二极管的工作电压决定。
    
• 信号线连接：
  • A相、B相：连接至计数器、PLC或单片机的输入引脚，用于检测旋转方向和步数。
  • Z相：可选连接，用于确定零位参考位。
  • 按键引脚（如有）：旋转编码器可能带有按键功能，需单独连接至单片机的输入引脚。
    
• 上拉电阻：
  • 为提高信号稳定性，A相、B相信号线通常需要接上拉电阻。
    
  
  

软件编程

• 方向判断：
  • 通过检测A相和B相信号的相位关系判断旋转方向。例如：
    • 正转：A相上升沿时，B相为低电平。
    • 反转：A相上升沿时，B相为高电平。
      
    
    
• 计数处理：
  • 对A相或B相的脉冲进行计数，计算旋转步数或角度。
  • 结合方向判断，实现正转计数增加，反转计数减少。