инкрементален енкодер
В средата на скалата, при прехода от стойност 127-128, на изхода на енкодер едновременно промяна на всички битове. В идеалния случай, всички битове се променят едновременно. В действителност, двете абсолютно еднакви датчиците не се случи, всички те са малко по-различна чувствителност, скорост и др.; Тя се добавя към този неидеалността на привеждане в съответствие с местоположението на осем сензори в линия. Това ще доведе до факта, че в прехода от стойност 127 (01111111) до 128 (10000000), ние очакваме да видим всеки 8-битов двоичен номер.
Фигура 11.3 е пример за такъв изход промени състояние при превключване на 7Fh в 10h. Вместо преход 7Fh → 10h се наблюдава изходен последователност: 7Fh → 7Bh → 75h → 71з → F1h → D1h → 90h → 10h. Този ефект може да бъде осакатяване.
Да приемем, че енкодера се поставя в прецизна система за управление на задвижването. Контролерът, която изпълнява управление по обратна връзка, сравнява координатата на сензора с желана позиция на инструмента, и контролира сервомотора преместване на инструмента. Задвижването се изпраща команда позиция в точката 128. успешно достига до 127, а в най-ниската скорост, за да не се изплъзне от инерцията, преодолява последната стъпка преди 128.
В този момент, енкодер произвежда някои случайни координатна стойност; контролер получава своята истинска координира, изчислява отместване от желаната позиция и доставя съответен серво команда за намаляване на това изместване. Тази "фантом" отклонение случаен и може да бъде всичко в диапазона от 0 до половината от дължината на линията (като се вземе предвид факта, че ние вече сме в средата, да вземе средната стойност на четвъртия ред като най-вероятната).
Така че, преди да достигне желаното положение на някои от половин стъпка, серво мотор прави големи крачки и се опитва да плъзнете превоз някъде в посока на една четвърт линия. По пътя на сензора получава точните стойности, изчисленото изместване е рязко намалява и последващото поведение на устройството зависи изцяло от нейната динамика: тежък и бавен пързалка просто не разполага с време, за да бъдат разпръснати, лесно и бързо, колкото може да започне да се люлее около целевата точка.
Всички тези проблеми могат лесно да бъдат избегнати с помощта на координатите да представлява кода на Грей. Основната му функция е, че чрез увеличаване или намаляване на количеството на единица Грей код за тази стойност се променя само в един разряд. Как кода Грей и двоичен код, показано в таблица 11.2.
Който и ред в таблицата сме избрали, когато отидете в един ред нагоре или надолу в кода на Грей се променя само един бит; Следователно, дори в присъствието на преходни в разликата на сензора между двата образеца не трябва да надвишава една единица, което е доста приемлива в междинната зона.
Както подсказва името, постепенно енкодер открива абсолютната позиция на диска не е в рамките на революцията, а относителното преместване от предишната позиция. Това е достатъчно за задвижване на един запис (фиг. 11.4).
Често, втори път с едно разделение на пълен завой. Този път ви позволява да настроите диска към първоначалната си позиция по отношение на които ще се извършват след обвинения. Тя може да бъде полезно при диагностициране на енкодер, което позволява да се контролира броя на импулсите, излъчвани от сензора в един оборот на диска.
Преброяване на броя на импулси от сензора може да бъде определен ъгъл на въртене на диска спрямо предишното положение; но това е невъзможно да се определи посоката на въртене на диска. За определяне на посоката с помощта на втори сензор, изместена спрямо първата четвърт игра (половин ширина на лента или разстоянието между тях). По фаза разликата на сензорни сигнали определя от посоката на въртене на диска.
Сравнение на абсолютни и инкрементални енкодери
И двата вида въртящи се енкодери имат своите предимства и недостатъци.
Абсолютната енкодер може да бъде извикан по всяко време, когато е необходимо да се знае позицията на диска, а не да преминем към справят всяка крачка. По-лесно е да се работи с тях (по-специално, го прави тривиално определение на въртене на диска), и намалява изискванията за контролера за обработка на данни на координати (ако контролерът ще загубят няколко импулси от датчиците, настоящата информация за местоположението на устройството все още ще бъде на разположение).
Недостатъците на абсолютен енкодер, на първо място трябва да бъдат приписани производство сложност, свързани с големия брой на сонди (по един за всеки диск писта, т.е. за всеки бит на код диск ъглови координати). Също така в случай на висока точност енкодер (и като следствие от това голяма част от бита данни) за свързване на енкодера към контролера ще се нуждаят от голям брой линии и същия брой входни бита (в случай на паралелно предаване) или разходите за допълнителен хардуер сериализация (в случай на последователно скоростна кутия).
В случай на предимствата и недостатъците на инкременталния датчик са разменени в сравнение с абсолютна. Предимства са простота (само две сензори е в зависимост от резолюцията), относителната лекота на производство на занаят, малък брой на комуникационните линии на контролера. Недостатъци: изискванията за високо честотен регулатор (в случай на загуба на импулси от сензорите в координират данни ще се натрупват грешка), по-високи данни за сложност (поради необходимостта да се идентифицират посоката на въртенето на диска).
Най-простият обработката на сигнала процедура инкрементален енкодер.
Преди да се пристъпи към разглеждането на процедурите за обработка на сигнала от декодера, да разбера какви са тези сигнали.
Както бе споменато по-рано, декодера има два сензора: А и Б. Сензорите са изместени един от друг от половината от инсулт (или четвърт стъпка диск), така че сигналите се получават фазово изместен от р / 2. Предполагаме, за определеност, че сигнал Б изостава от сигнал, когато дискът се върти обратно на часовниковата стрелка:
Фиг. 11.5 показва, че когато движението на диска на часовниковата стрелка (0-1-2-3-4 състояние.) По време на преминаване на сигнал от състоянието 0 до 1 (нарастващ фронт) на сигнала В е винаги в състояние 0 (см. Състояние 0, 4, 8). Ако диск се движи по часовниковата стрелка (7-6-5-4-3.), B сигнал е винаги в състояние 1 (състояние 6, 2).
Фиг. 11.5. Вълни А и В сензори
Следователно простият обработка процедура декодер сигнал на водещия ръб на сигнала Тест състояние на сигнала В; ако е 0, нарастване позиция на брояч с един, в противен случай, той се намали по един.
Този алгоритъм е много подходяща за приложение в некритични приложения, където грешката определяне координати не води до фатални последици: .. наскоро екструдиран оптически валяк мишка / тракбол, valkodera записващо устройство и др Въпреки това, той не е подходящ за приложения, където точността на определяне на координатите е решаващ фактор.
Причината за това несъвършенство, изглежда проста и надеждна процедура се състои в това, че тя изисква сигналите на идеалната форма. В реални условия, датчиците могат да бъдат "скача", когато се променя състоянието на сигнала (това се отнася особено за сензори с механични контакти). Като бърборене резултат на прираста координати ще бъдат изстреляни няколко пъти вместо един, а стойността на координати ще бъдат разграбени.
Но, дори и ако можем да се отървем от тракане напълно, друг проблем остава. Да приемем, че дискът е в състояние между точки 3 и 4 на фиг. 3 (наречена точка 3.5). При движение до точка 4.5 до 4 точкови промени сигнал от 0 до 1, и съгласно процедурата ни диска координира се увеличава с единица (като сигнал В равно на нула на предния фронт на импулса А). След това дискът се връща обратно от 4.5 до 3.5, но тъй като обратната движение на диска 4 в точката А сигнал преминава 1-0, процедура ни игнорира случай.
Така че, ние се движим диска под лек ъгъл и се връща в първоначалното си положение, и да координира увеличава с единица. Можете да повторите това движение неограничен брой пъти, и да координира всеки път ще се увеличи. В резултат на това на диска от координати, измерена чрез проста процедура, тя няма да има нищо общо с истинското състояние на диска.
Проблемът е доста относително, защото вероятността от диска спирка на границата между светлината и тъмни ивици, е достатъчно голямо, и вибрации по време на работа на индустриално оборудване във връзка с възможно задвижка реакция може да доведе до колебания в диска достатъчно, за да се промени състоянието на сензора. Това го прави много лесно за нарастващия фронт на процедура за обработка на сигнала на сигнала A неподходящи за критични приложения, изискващи максимална точност на измерване на позицията на диска.
Трябва да се отбележи, че всяка инкрементален енкодер има 2 вида състояния: на стабилен и устойчив. Стабилни състояния на енкодер са разположени в един период на сигнала А. Не стабилни държави - всички останали. Нестабилни състояния на енкодера лесно се превръщат в стабилна. по този начин отвъд точката на само utoychivye състояние да вземете справка.