tag 标签: 编码器

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    2019-10-31 17:09
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    FPGA Based TDC的编码器
    编码方法: 顺序查找:利用for循环,从tc的第0位依次遍历到第一个0-1(或1-0)跳变的位置,输出跳变处的位置序号,完成编码。顺序查找法比较直观,无需任何外加电路就可以抑制bubble现象,缺点是最大循环次数为n次。 折半查找:根据tc的特征,可以使用折半查找法查找 0-1(或1-0)跳变的位置。折半查找法的循环次数最大为m(2的m次方=n),但是bubble现象会导致错误的输出,故需要外加电路来消除bubble现象。 累加法:通过累加tc中1的个数来判断 0-1(或1-0)跳变的位置。累加法需要循环累加n次,bubble现象引起的误差在编码上体现为几个LSB的误差。 编码电路设计: 延迟链中触发器阵列锁存的数据以温度计码形式输出,如图1所示。 图1:温度计码示意图 当没有输入信号的时候,延迟链中所有的输出均为0,当有待测信号进入延迟链时,延迟链输出信号将从低级开始一级级发生0-1跳变,待测信号经过延迟单元输出1,而待测信号没有经过的延迟单元将输出0,从而可以根据延迟链所有1的个数来判断待测信号在延迟链传播延时。以7位温度计码为例,温度计码与二进制码对应关系如表1所示。 表1:温度计码与二进制码关系 如果延迟链中总共引出了255个抽头,即255个延迟单元,如果按照温度计码形式输出就需要输出255位温度计码,这样不但浪费了大量的存储资源,而且造成下一级的逻辑运算变得更加复杂,故需要将温度计码转换为二进制码。 而实际延迟链输出经过寄存器锁存后,各抽头的数据数据可能不是严格的递进关系(根据不同工艺的FPGA逻辑结构会有不同,在Altera的65nm工艺之前的器件基本不会重新bubble问题,但是采用新工艺后的fpga,虽然延迟单元的延迟时间缩小,带来的问题是更容易出现bubble),触发器阵列中锁存的数据也不是标准的温度计码,而是带有“冒泡”(Bubble Error)的温度计码如(000...01011111)形式,而且“冒泡”出现的位置也包含着延迟信息,如果忽略不计,将会造成较大的测量误差。所以编码电路要能够识别“冒泡”的位置。 冒泡的位置一般发生在待测信号被锁存时位于延迟链中的位置,而对应Xilinx的器件来说就是最后捕获待测信号的carry4之中。这里以7位带有“冒泡”温度计码(0110111)转换为3位二进制码(101)为例来阐述其基本原理。具体步骤如下: 首先对7位“冒泡”温度计中的第1-4位进行判断,如果四位的值全部为1,则代表温度计码中的0-4位数都为1,相应地把二进制码中最高位置1,表示为3'b1xx;如果四位不全为1,则代表温度计码为1的值肯定小于4位,相应地把二进制码中最高位置0,表示为3'b0xx。本例中四位的值不全为1,所以对应的二进制码的最高位置为0. 根据7位“冒泡”温度计码中的第1-4位来对温度计码,进行折半,如果四位全部为1,则选择高三位数值(011)进行下一次查找,如果四位的值不全为1,则选择低三位数值(111)进行下一次查找并且把高三位的数值(011)进行累加。本例中四位的值不全为1,所以选择低三位的数值(111)进行下一次查找并把高三位的数值(011)进行了累加。 最后把低三位查找的值与高三位累加的值进行加法运算得到最后的查找值。至此就把“冒泡”温度计码(0110111)转换为了二进制码(101)。 上述步骤体现的编码电路原理示意图如图2所示: 图2:编码电路原理示意图 如果延迟链经过优化可以使得各个抽头的数据按照严格的递进关系输出,从而触发器阵列中锁存的数据为标准的温度计码,其编码电路原理如图3所示,同样的,以7位温度计码(0011111)转换为3位二进制码(101)为例来阐述其基本原理。具体步骤如下: 首先对7位温度计码中的第四位进行判断,如果第四位的值为1,则代表温度计码中的0-4位数都为1,相应地把二进制码最高位置1,表示为3b1xx;如果第四位的值为0,则代表温度计码中为1的值肯定小于4位,相应地把二进制码中最高位置0,表示为3'b0xx。本例中第四位的值为1,所以对应的二进制码的最高位置为1. 根据第四位的值来对温度计码进行折半,如果第四位的值为1,则选择高3位数值(001)进行下一次查找,如果第四位的值为0,则选择第三位数值(111)进行下一次查找。本例中第四位的值为1,所以选择高三位的值(001)进行下一次查找。 根据第二步选择的三位数值,对其中间位进行判断,如果中间位的值为1,则代表选择的3位温度计码中低2位的值都为1,相应地把二进制码中次高位置1,表示为3'bx1x;如果中间为的值为0,则代表选择的三位温度计码中为1的值肯定小于2位,相应地把二级制码中次高位置0,表示为3'x0x。本例中选择的3位温度计码的中间位置的值为0,所以对应的二进制码的次高位置为0. 以此类推,继续对剩余部分进行折半查找,图3中剩余数据为1,因此二进制码表示为101,至此已经把温度计(0011111)转换为了二进制(101)。 图3:标准温度计码编码原理示意图 图3所示的编码电路在Xilinx的Vertex-5实现的Verilog代码以及电路结构分别如图4和图5所示,其中红框内的触发器为保持寄存器,从启动编码电路开始,等待两个参考时钟后对编码电路采样,然后保持不变,直到下一次编码电路的启动。 图4:编码电路Verilog代码 图5:编码电路结构框图
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    2019-4-1 09:59
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    旋转编码器选择:绝对式还是增量式?
    旋转编码器是一种经过验证的常用解决方案,适用于测量旋转轴的速度、运动方向或位置。旋转编码器分为多种不同的类型,最主要的两种类型是绝对编码器和增量编码器。它们的工作原理分别如何?有哪些区别?如何为应用选择适合的类型? 编码器工作原理 顾名思义,绝对编码器会直接输出正在测量的轴的确切位置。每个旋转点都具有唯一的位置值或数据字,并在随轴一起旋转的码盘上编码。码盘上唯一代码的数量决定了位置的表示精度。编码器一旦开启,便立即使用光学、电容式或磁性传感器读取代码,并生成有效的输出。而且,无需建立参考点或转动轴,传感器便能确定位置,并且即便编码器临时掉电,也能持续跟踪位置。 图 1:绝对编码器的码盘为每个位置提供唯一代码,从而实现有效的即时输出,并确定编码器的分辨率。(图片来源:CUI, Inc.) 编码器的分辨率以位表示,对应于一圈内的唯一数据字数量。绝对编码器可分为单圈和多圈两种类型,其中单圈版本提供一整圈 (360°) 的位置数据,并且在轴的每一圈旋转中重复提供。多圈类型包含一个转数计数器,能让编码器不仅输出轴位置,还能输出圈数。 下面是增量编码器:根据轴旋转时产生的脉冲来工作。输出通常是两个相位差为 90° 的方波,并且需要额外的电路对这些脉冲进行跟踪或计数。 图 2:增量编码器产生具有 90° 相位差的脉冲波形。(图片来源:CUI, Inc.) 增量编码器的分辨率以每转脉冲数 (PPR) 表示,相当于任一方波输出的高脉冲数。您可以阅读 CUI 关于 PPR 的博客文章,了解有关此主题的更多信息。 通过仔细观察图 2,您会发现其中只有四个不同的重复输出状态。因此,增量编码器必须以已知的固定位置为参考,才能提供有意义的位置信息。这个“起始”位置就是编码器的索引脉冲。然后通过跟踪旋转中相对索引脉冲的增量变化,来计算轴的绝对位置。每次开启编码器时,或在临时掉电之后,都必须执行此参照过程,因此轴必须处于旋转状态才能获得位置信息。这一过程获取位置信息的速度不及绝对编码器,因为后者无需初始旋转。 绝对式还是增量式:选择标准 绝对编码器比增量编码器更加复杂,因而价格通常也更昂贵。虽然两者的价格差距正逐渐缩小,但增量编码器通常更适合简单的速度、方向或相对位置监控。另一方面,在某些情况下,绝对编码器是更好的选择。 绝对编码器的主要优势是,它会维护轴的位置,因此可以即时获取位置数据,而无需等待完成起始或校准序列。这使得系统能够更快地启动,或者从电源故障中恢复,即便在编码器关闭期间轴位置已发生变化。 还有一种情况需要选择绝对编码器,即启动时,在任何机构激活或移动之前需要立即获得位置信息。例如,如果从起始位置沿错误的方向旋转轴,可能会损坏设备或对用户造成危险。 此外,由于绝对编码器能实时提供真实的位置,因此数字系统可通过中央通信总线轮询编码器,以最小的延迟捕捉位置。使用增量编码器来持续跟踪位置难度更大,因为它通常需要外部电路,使用正交解码跟踪所有脉冲,这会增加主机系统的开销,尤其在必须监控多个编码器的情况下更是如此。 图 3:绝对编码器为每个码盘位置生成唯一数码“字”,相当于我们所说的分辨率。(图片来源:CUI, Inc.) 另外一个优势是,使用绝对编码器有助于减少系统受到的电气噪声干扰。与采用脉冲计数的增量编码器不同,绝对编码器允许系统从二进制输出,或以数字方式从串行总线读取经过错误校验的代码,以便计算位置。 此外,在同一个系统中组合多个绝对编码器,也比增量编码器更简单。典型示例包括工厂自动化或多轴机器人。监控多个增量编码器的输出可能变得非常复杂,需要很高的处理能力,而从绝对编码器读取的信息更易于解释,特别是当它们连接到同一条中央通信总线时。 绝对编码器的机遇 现在,您应该大致了解了绝对编码器和增量编码器之间的主要差别。下面我们介绍一些通常使用绝对编码器的应用领域。 其中,机器人是一个快速发展的领域。它正在渗透到医疗领域的众多部门,例如远程手术需要依赖大量的精确位置信息来监视和控制手术机器人的机械臂,另外还有众多工业使用案例,如自动装配、焊接、涂料喷涂等更多。展望未来,家庭助理机器人的前景尤其令人兴奋,它将受益于绝对编码器所提供的速度和易用性。 随着企业持续寻求数字化转型,增量编码器和绝对编码器之间的价格差异日渐缩小,绝对编码器的应用几乎层出不穷。在消费市场,绝对编码器也有很多机会。无论是用于控制自动门、摄像机万向架等机构,还是用于智能 HVAC 控制、工厂自动化或电动车子系统,绝对编码器都为设备设计师提供了高性能且成本日益合理的选择。 工程师提供位置反馈的首选器件 绝对编码器和增量编码器在性能、价格和用户体验方面存在差异,这意味着对于任何新产品设计而言,选择适当类型的编码器都是至关重要的。随着价格差距的缩小,技术的持续革新,绝对编码器相对于增量编码器的优势令其成为设计师在越来越多的应用领域提供位置反馈功能的首选器件。
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    2015-9-25 14:34
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     alps编码器怎么接线呢,不同型号的编码器,其输出脉冲的相数也不同,有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲,有的只有A、B相两相,最简单的只有A相。本文小编和大家一起探讨下alps编码器的接线方法,具体详细内容如下:   alps编码器的COM端与PLC输入COM端连接,A、B、Z两相脉冲输出线直接与PLC的输入端连接,A、B为相差90度的脉冲,Z 相信号在编码器旋转一圈只有一个脉冲,通常用来做零点的依据,连接时要注意PLC输入的响应时间。旋转编码器还有一条屏蔽线,使用时要将屏蔽线接地,提高 抗干扰性。   alps编码器有5条引线,其中3条是脉冲输出线,1条是COM端线,1条是电源线(OC门输出型)。编码器的电源可以是外接电源,也可直接使用PLC的DC24V 电源。电源“-”端要与编码器的COM端连接,“+ ”与编码器的电源端连接。 所以在使用alps编码器的过程中我们要注意这些事项,alps编码器如果在需要高度的安全性、可靠性的设备,特别是在医疗设备、航空航天设备、防盗设备等上使用时,请用户自行设置保护电路或冗余电路来实 现设备的安全的同时,请充分确认该产品是否适合使用。除此之外,本网站所刊登的产品为用于AV、家电、办公设备、通信设备等普通电子设备而设计和制造的。 此文章内容由深圳市百斯特电子有限公司提供,具体详细内容,请来电咨询或到访公司网站进行查阅。   深圳市百斯特电子有限公司   公司网址:http://www.hk-best.com   联系电话:0755-83761193   全国免费热线:400-735-2288        地址:深圳市福田区深南大道6029号车公庙世纪豪庭大厦22楼  
  • 热度 2
    2014-12-29 14:36
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    一、编码器的分类 根据检测原理,编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式,根据其刻度方法及信号输出形式,可分为增量式、绝对式以及混合式三种。 1.1 增量式编码器 增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;A、B两组脉冲相位差90度,从而可方便的判断出旋转方向,而Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。它的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。 1.2 绝对式编码器 绝对式编码器是直接输出数字的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘,每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区树木是双倍关系,码盘上的码道数是它的二进制数码的位数,在吗盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件,当吗盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读书一个固定的与位置相对应的数字码。显然,吗道必须N条吗道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。 1.3 混合式绝对编码器 混合式绝对编码器,它输出两组信息,一组信息用于检测磁极位置,带有绝对信息功能;另一组则完全同增量式编码器的输出信息。 二、光电编码器的应用 增量型编码器与绝对型编码器区别 1、角度测量 汽车驾驶模拟器,对方向盘旋转角度的测量选用光电编码器作为传感器。重力测量仪,采用光电编码器,把他的转轴与重力测量仪中补偿旋钮轴相连,扭转角度仪,利用编码器测量扭转角度变化,如扭转实验机、渔竿扭转钓性测试等。摆锤冲击实验机,利用编码器计算冲击是摆角变化。 2、长度测量 计 米 器,利用滚轮周长来测量物体的长度和距离。 拉线位移传感器,利用收卷轮周长计量物体长度距离。 联轴直测,与驱动直线位移的动力装置的主轴联轴,通过输出脉冲数计量。 介质检测,在直齿条、转动链条的链轮、同步带轮等来传递直线位移信息。 3、速度测量 线速度,通过跟仪表连接,测量生产线的线速度 角速度,通过编码器测量电机、转轴等的速度测量 4、位置测量 机床方面,记忆机床各个坐标点的坐标位置,如钻床等 自动化控制方面,控制在牧歌位置进行指定动作。如电梯、提升机等 5、同步控制 通过角速度或线速度,对传动环节进行同步控制,以达到张力控制 三、增量型编码器(旋转型) 1、工作原理: 由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B两相相差90度,可通过比较A相在前还是B相在前,以判别编码器的正转与反转,通过零位脉冲,可获得编码器的零位参考位。  编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有一定的厚度,精度就有限制,其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济型的,其成本低,但精度、热稳定性、寿命均要差一些。 分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率,也称解析分度、或直接称多少线,一般在每转分度5~10000线。 2、信号输出: 信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL、HTL),集电极开路(PNP、NPN),推拉式多种形式,其中TTL为长线差分驱动(对称A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也称推拉式、推挽式输出,编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。 信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机,PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分,开关频率有低有高。 如单相联接,用于单方向计数,单方向测速。 A.B两相联接,用于正反向计数、判断正反向和测速。 A、B、Z三相联接,用于带参考位修正的位置测量。 A、A-,B、B-,Z、Z-连接,由于带有对称负信号的连接,电流对于电缆贡献的电磁场为0,衰减最小,抗干扰最佳,可传输较远的距离。 对于TTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达150米。 对于HTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达300米。    3、增量式编码器的问题: 增量型编码器存在零点累计误差,抗干扰较差,接收设备的停机需断电记忆,开机应找零或参考位等问题,这些问题如选用绝对型编码器可以解决。 增量型编码器的一般应用: 测速,测转动方向,测移动角度、距离(相对)。    四、绝对型编码器(旋转型)   绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16 线。。。。。。编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码(格雷码),这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。 绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器 旋转单圈绝对值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈绝对值编码器。 如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈绝对值编码器。 编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆。 多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多, 这样在安装时不必要费劲找零点, 将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度。
  • 热度 1
    2012-8-14 22:37
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    深圳胜美亚电子上海办事处业务Micheal QU欢迎您来电咨询,电话13816872504   HGDFPA系列产品参数如下: 该系列为交换输出插口连接型,主要应用在以下行业: 1.机器人及产业机械,通信设备 2.所有白色家电(比如:空调,冰箱,洗衣机,部分厨房家电等等)       深圳胜美亚电子有限公司上海办事处 一级代理韩国三和,日本尼吉康,日本ALPS,美国Semitel,日本三菱,可提供代理证书,同时经销韩国三星电机,日本太阳诱电产品。 韩国三和:贴片铝电解电容,铝固体电解电容,引线铝电解电容,牛角电容,螺栓电容,电气双层电容(超级电容,法拉电容),电力电容。 日本尼吉康:钽电容,铝固体电容,贴片铝电解电容,引线铝电解电容,牛角电容,螺栓电容,电气双层电容,薄膜电容,PTC和机能模块。 日本ALPS:开关,编码器,电位器,传感器,连接器,多功能操作装置。 美国Semitel:ESD静电保护,贴片保险丝,TVS,晶闸管,mos管,PTC。 日本三菱:浪涌吸收器,NTC热敏电阻,温度传感器,芯片天线。 韩国三星电机:贴片陶瓷电容。 日本太阳诱电:陶瓷电容,电感,滤波器,磁珠等。 本公司具有多年产品代理经验,备货充足,价格优惠,欢迎洽谈!   联系人: Micheal QU 手机: 13816872504 QQ : 892983027 MSN : michealqu2012@hotmail.com E-mail : micheal.qu@smaelectronic.com 地址:上海市浦东新区商城路 738 号胜康廖氏大厦 906B
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