一种增量编码器的接口电路设计
编码器详细介绍与编程指导
增量型编码器与绝对型编码器的区分编码器如以信号原理来分，有增量型编码器,绝对型编码器。
增量型编码器（旋转型）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。
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。
增量式编码器
增量编码器概述工作原理： 增量编码器是一种将旋转位移转换为一连串数字脉冲信号的旋转式传感器。
这些脉冲用来控制角位移。
在Eltra 编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。
读数系统以由交替的透光窗口和不透光窗口构成的径向分度盘（码盘）的旋转为依据，同时被一个红外光源垂直照射，光把码盘的图像投射到接收器表面上。
接收器覆盖着一层衍射光栅，它具有和码盘相同的窗口宽度。
接收器的工作是感受光盘转动所产生的变化，然后将光变化转换成相应的电变化。
再使低电平信号上升到较高电平，并产生没有任何干扰的方形脉冲，这就必须用电子电路来处理。
读数系统通常采用差分方式，即将两个波形一样但相位差为180°的不同信号进行比较，以便提高输出信号的质量和稳定性。
读数是再两个信号的差别基础上形成的，从而消除了干扰。
增量编码器 增量编码器给出两相方波，它们的相位差90°，通常称为A 通道和B 通道。
其中一个通道给出与转速相关的信息，与此同时，通过两个通道信号进行顺序对比，得到旋转方向的信息。
还有一个特殊信号称为Z 或零通道，该通道给出编码器的绝对零位，此信号是一个方波与A 通道方波的中心线重合。
增量型编码器精度取决于机械和电气两种因素，这些因素有：光栅分度误差、光盘偏心、轴承偏心、电子读数装置引入的误差以及光学部分的不精确性。
确定编码器精度的测量单位是电气上的度数，编码器精度决定了编码器产生的脉冲分度。
以下用360°电气度数来表示机械轴的转动，而轴的转动必须是一个完整的周期。
要知道多少机械角度相当于电气上的360度，可以用下列公式来计算： 电气360 =机械360°/n °脉冲/转图：A 、B 换向时信号编码器分度误差是以电气角度为单位的两个连续脉冲波的最大偏移来表示。
误差存在于任何编码器中，这是由前述各因素引起的。
Eltra 编码器的最大误差为±25电气角度（在已声明的任何条件下），相当于额定值偏移±7%，至于相位差90°（电气上）的两个通道的最大偏差为±35电气度数相当于额定值偏移±10%左右。
伺服驱动器硬件设计
伺服驱动器的硬件设计永磁同步电机伺服驱动器的硬件由控制部分和功率部分组成，控制电路以ARM为控制核心，包括编码器接口电路、外围接口电路等等。
控制电路实现以下功能：获得相关指令信号和反馈信号，运行矢量控制算法，生成用于控功率模块的PWM信号。
功率电路包括整流电路、逆变电路、能耗制动电路、电流采样电路、功率模块及其驱动电路、辅助电源等，用以实现能量的交流-直流-交流形式变换，驱动电机实现对电机力矩、速度、位置的精确控制。
一、编码器接口电路本系统针对采用增量式编码器的伺服电机设计，增量式编码器共有六对差分输出信号：A+-、B+-、Z+-、U+-、V+-、W+-，如下图所示6对差分信号的处理电路，其中选用了芯片AM26C32芯片。
器接口电路首先由AM26C32解差分，然后再由后经过RC低通滤波电路进行整形，得到3.3V电平的单端信号。
最后得到的Y_A-、Y_B-、Y_Z-输出到XMC4500，以获得电机的位置和速度信息，Y_U-、Y_V-、Y_W-输出给单片机以获得伺服电机的初始相角信息。
二、主回路设计本系统主要是采用交-直-交电压型逆变的器的形式，主要有不控整流电路滤波电容、电流检测电路、只能功率模块（IPM）及电流采样电路。
主回路的结构框图如下：(一)整流电路设计本系统采用的是电容滤波的单相不可控整流电路，这部分电路由输入保护电路、整流桥如下图所示：主回路侧有220V交流进来先接一个2A断路器，以防止过电流，起到保护作用。
然后安规电容增加3个安全电容来抑制EMI传导干扰。
交流电源输入分为3个端子：火线（L）/零线（N）/地线（G）。
在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容，一般统称为Y电容。
这两个Y电容连接的位置比较关键，必须需要符合相关安全标准，以防引起电子设备漏电或机壳带电，容易危及人身安全及生命。
它们都属于安全电容，从而要求电容值不能偏大，而耐压必须较高，Y电容的取值为4700PF。
在火线和零线抑制之间并联的电容,一般称之为X 电容。
编码器内部PNPNPN详解说明有图示
编码器输出信号类型一般情况下，从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低，波形也不规则，不能直接用于控制、信号处理和远距离传输，所以在编码器内还需要对信号进行放大、整形等处理。
经过处理的输出信号一般近似于正弦波或矩形波，因为矩形波输出信号容易进行数字处理，所以在控制系统中应用比较广泛。
增量式光电编码器的信号输出有集电极开路输出、电压输出、线驱动输出和推挽式输出等多种信号形式。
1集电极开路输出集电极开路输出是以输出电路的晶体管发射极作为公共端，并且集电极悬空的输出电路。
根据使用的晶体管类型不同，可以分为NPN集电极开路输出（也称作漏型输出，当逻辑1时输出电压为0V，如图2-1所示）和PNP集电极开路输出（也称作源型输出，当逻辑1时，输出电压为电源电压，如图2-2所示）两种形式。
在编码器供电电压和信号接受装置的电压不一致的情况下可以使用这种类型的输出电路。
图2-1 NPN集电极开路输出图2-2 PNP集电极开路输出对于PNP型的集电极开路输出的编码器信号，可以接入到漏型输入的模块中，具体的接线原理如图2-3所示。
注意：PNP型的集电极开路输出的编码器信号不能直接接入源型输入的模块中。
图2-3 PNP型输出的接线原理对于NPN型的集电极开路输出的编码器信号，可以接入到源型输入的模块中，具体的接线原理如图2-4所示。
注意：NPN型的集电极开路输出的编码器信号不能直接接入漏型输入的模块中。
图2-4 NPN型输出的接线原理2.2电压输出型电压输出是在集电极开路输出电路的基础上，在电源和集电极之间接了一个上拉电阻，这样就使得集电极和电源之间能有了一个稳定的电压状态，如图2-5。
一般在编码器供电电压和信号接受装置的电压一致的情况下使用这种类型的输出电路。
图2-5电压输出型2.3推挽式输出推挽式输出方式由两个分别为PNP型和NPN型的三极管组成，如图2-6所示。
当其中一个三极管导通时，另外一个三极管则关断，两个输出晶体管交互进行动作。
编码器内部PNP NPN详解说明书 有图示
编码器输出信号类型一般情况下，从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低，波形也不规则，不能直接用于控制、信号处理和远距离传输，所以在编码器内还需要对信号进行放大、整形等处理。
经过处理的输出信号一般近似于正弦波或矩形波，因为矩形波输出信号容易进行数字处理，所以在控制系统中应用比较广泛。
增量式光电编码器的信号输出有集电极开路输出、电压输出、线驱动输出和推挽式输出等多种信号形式。
1集电极开路输出集电极开路输出是以输出电路的晶体管发射极作为公共端，并且集电极悬空的输出电路。
根据使用的晶体管类型不同，可以分为NPN集电极开路输出（也称作漏型输出，当逻辑1时输出电压为0V，如图2-1所示）和PNP集电极开路输出（也称作源型输出，当逻辑1时，输出电压为电源电压，如图2-2所示）两种形式。
在编码器供电电压和信号接受装置的电压不一致的情况下可以使用这种类型的输出电路。
图2-1 NPN集电极开路输出图2-2 PNP集电极开路输出对于PNP型的集电极开路输出的编码器信号，可以接入到漏型输入的模块中，具体的接线原理如图2-3所示。
注意：PNP型的集电极开路输出的编码器信号不能直接接入源型输入的模块中。
图2-3 PNP型输出的接线原理对于NPN型的集电极开路输出的编码器信号，可以接入到源型输入的模块中，具体的接线原理如图2-4所示。
注意：NPN型的集电极开路输出的编码器信号不能直接接入漏型输入的模块中。
图2-4 NPN型输出的接线原理2.2电压输出型电压输出是在集电极开路输出电路的基础上，在电源和集电极之间接了一个上拉电阻，这样就使得集电极和电源之间能有了一个稳定的电压状态，如图2-5。
一般在编码器供电电压和信号接受装置的电压一致的情况下使用这种类型的输出电路。
图2-5电压输出型2.3推挽式输出推挽式输出方式由两个分别为PNP型和NPN型的三极管组成，如图2-6所示。
当其中一个三极管导通时，另外一个三极管则关断，两个输出晶体管交互进行动作。
基于FPGA增量式编码器的接口设计与实现
文中设计了一个基于FPGA的简单且精度高的接口电路，其结构简单、性能可靠。具有滤波、硬件辨向、4倍频计数和数据锁存等功能。计数结果以并口输出，可与PC机、ARM或FPGA等部件进行并行通信。同时在并口之前，用锁存电路来消除硬件电路延时所可能引起韵计数错误，减轻了后续微机的负担，可提高被控对象的测量和控制精度。
运用FPGA实现4倍频、鉴相电路，采用全数字反馈电路的设计方法，由于倍频、鉴相电路设计在同一芯片上，一方面，FPGA门电路高数量较大，时钟频率可达上百MHz的可编程逻辑器件，可以把他设计成所需的各种逻辑器件，可并行处理多项任务。因此处理速度比单片机或DSP快得多；另一方面，芯片内部的门电路、触发器的参数特性完全一致，能保证在相同转速下4倍频脉冲信号的周期保持一致。作为板级芯片，电路做在芯片内部，其抗干扰能力比分离器件有很大提高。同时，由于现场可编程，可以方便地实现对电路的重新设计或修改，增强了系统的灵活性、通用性和可靠性。
3 仿真波形
用Verilog HDL语言完成电路描述，各功能模块运用原理图方式进行描述，芯片采用Ahera公司Cyclone系列的EP1C12Q240C8N。在Quart-usII10.0环境下进行功能和时序仿真。编译后结果，A、B即为差分整形电路的输出，当A相超前B相时，输出正向4倍频脉冲，OA[7..0]为编码器正转时4倍频脉冲个数；反之，输出反向4倍频脉冲，OB[7..0]为反转时4倍频脉冲个数。利用OA[7..0]与OB[7..0]可以方便地实现编码器的可逆计数。
基于STC单片机的增量式编码器解码电路设计
信 号 的超 前或 者 滞后 关 系代 表 编码 器 的 转动 方 向 。
增 量式 编码 器 的解 码 电路 由积分 电路 、一个 ２输 入 ４
Ａ相超 前 ８ 相
Ｂ 相超前 Ａ相
计 数和 辨 向 电路 ， 可 以将 编 码 器信 号 处 理 为单 片机 可 此 ， 就可 以实现 脉冲 个数 的准 确 计数 。在 Ｂ相 的信 号 以识别 的脉冲 和 高低 电平 信 号 ， 并 通 过将 转 换后 的角 输 出为第 ２组 Ｄ触 发 器提 供 时钟 脉冲 时 ， 通 过判 断 Ｂ 度 值 实 时显 示在 数码 管 上 ， 为 设备 的精 确 定 位提 供 角 相信 号发 生跳 变后 Ａ相 与 Ｂ相 的逻 辑关 系 ， 即可 判 断
接 外 部 中断 ０ ／ １引脚 （ Ｐ ３ ． ２ ／ Ｐ ３ － ３口） ， 输 出方 向信 号 接
普通 引脚（ ｐ ３ ． ６ ／ Ｐ ３ ． ７口） 。将 外部 中 断配 置为 下 降沿 触 发 模 式 ，每进 入 一 次 中断 表 示 编 码 器 正 向 或 者 反 向
（ 正 反取 决于 方 向引脚 的 电平） 转 动过 １ ９ ． ７ ８ ” ，对 中断
基 金 项 目： 国 家 自然科 学基 金 （ ４ １ １ ０ ５ ０ １ ４ ）
２ ｏ ｌ ４ 年 第８ 期 Ｊ 福建电脑 ・１・
它 比传 统 的 ５ １ 单 片机 具 有 更丰 富 的外 设 配 置 ，且 指 令代 码执 行 速度 是传 统 ５ ｌ＿ 单 片机 的 ８ — １ ２倍 。本文 采 用 该 单片 机 同 时对 两 个 编 码 器 的脉 冲 和 方 向信 号 进
实验3编码器译码器及应用电路设计
实验3编码器译码器及应用电路设计引言：编码器和译码器是数字电路中常用的电路模块。
它们分别用于将逻辑信号转换为编码信号和将编码信号转换为逻辑信号。
本实验将介绍编码器、译码器的基本原理以及它们的应用电路设计。
一、编码器的原理及应用编码器是一种多输入、多输出的逻辑电路。
它根据输入的逻辑信号，将其编码成对应的输出信号。
常见的编码器有BCD二进制编码器、优先编码器、旋转编码器等。
1.BCD二进制编码器BCD二进制编码器是一种将BCD码转换为二进制码的电路。
BCD码是由4位二进制数表示的十进制数。
BCD编码器可以将输入的BCD码（0-9）转换为对应的二进制码（0000-1001）。
2.优先编码器优先编码器是一种将多个输入信号优先级编码成二进制输出的电路。
它可用于实现多路选择器和多路复用器等电路。
优先编码器将输入的信号进行优先级编码，并将最高优先级的信号对应的二进制码输出。
3.旋转编码器旋转编码器是一种可以检测旋转方向和位移的编码器。
它通常用于旋转开关、旋钮等输入设备的位置检测。
旋转编码器可以将旋转输入转换为相应的编码输出信号，以便进行方向和位移的判断。
二、译码器的原理及应用译码器是一种将编码信号转换为对应的逻辑信号的逻辑电路。
它与编码器相反，根据输入的编码信号选择对应的输出信号。
常见的译码器有BCD译码器、行列译码器等。
1.BCD译码器BCD译码器是一种将BCD编码转换为对应的逻辑信号的电路。
它可以将输入的BCD编码（0000-1001）转换为对应的输出信号（0-9）。
BCD译码器可以用于显示数字、控制LED灯等应用。
2.行列译码器行列译码器是一种多输入、多输出的译码器。
它常用于矩阵键盘、扫描式显示器等应用中。
行列译码器可以将输入的行列编码转换为对应的输出信号，以实现输入设备和输出设备之间的数据传输。
1.4位BCD码转换为二进制码的电路设计该电路可以将输入的4位BCD码转换为对应的二进制码。
采用BCD二进制编码器进行设计，具体连接方式如下：-将4个BCD输入信号与编码器的输入端相连；-将编码器的输出信号与对应的二进制码输出端相连。
基于单片机和增量式光电编码器脉冲检测电路的设计
当供给 Ｄ触发器 的时钟信号足够高 时， 一般 取 Ａ、 Ｂ通道信号最 高频率的 ８ 以上 ， 倍 则在正反
图 ２ 四倍 频脉 冲输 出状 态 波形 图
转时， Ｂ通道信号跳变处的状态 由 Ｑ 、 ，Ｑ 、 Ａ、 Ｑ 、 Ｑ 表示 ， 状态固定且有序 。例如， 正转时 ， Ａ信号
ｒ ｒ ｃ ｄｅ ｃ ｎ ｎ ｎ ｍ ｐ ｏｖ ｓ ｔ ｅ ａ ｔ—ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ａ ｌｔ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｙｓｅ ． ｏ ｏ ｏｕ ｔ ｇ ａ ｄ ｉ ｒ ｅ ｎ ｉｉ ｔｒｅ ｅ ｃ ｂｉ ｙ ｆｄ ｔｃ ｎ ｓ ｔ ｍ ｉ ｈ ｉ ｉ Ｋ ｅ ｏ ｄｓ： ｎ ｒ ｍ ｅ ｔ ｌＰｈ ｔ ｅ ｅ ｔｉ ｄ ｒ ｃ ｎ ｉ ｎ ｄｒ ｃ ｎ ｄ ｓ ｒｍｉ ｔｏ ｉ ｐ ｓ ｏ ｔ ｙｗ ｒ Ｉ ｃ ｅ ｎ ａ ｏ ｏ ｌｃｒｃ Ｃｏ ｅ ； ｏｕ ｔ ｎｇ ａ ｄ ｉｅ ｆｏ ｉｃ ｉ ｎａｉ ｎ；ｍ ｕｌｅ ｃ ｕｎ ｎｇ ｉ ｃ ｎ￣ ｔ ｏ ｉ ｏｎ； ｒｏ ｏ ｅ ｒ ｒ ｃ ｄｅ
超 前 于 Ｂ 信 号 ， 冲 计 数 状 态 分 别 为 ００ 、 脉 ０ １
二
在码 盘正 反 转 变 化 的一 个 周 期 内 ， 正反 转 各
有 ４个脉 冲输出 ， 为表征每一个计数脉 冲， 需要 ８
０ １ 、１０ １０ 由于 、 ３Ｑ 、 输 出信 号 接 １１１１ 、００， Ｑ 、 ２Ｑ１
第２ ４卷第 ６期
２１ ０ １年 １ ２月
常 州 工 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ａ ｇ ｈｏ ｎｓ ｔ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＣｈ ｎ ｚ ｕ Ｉ ｔ ｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ
ＶＯ ＿ ４ Ｎｏ． ｌ２ ６
Ｄｅ ． ０１ ｃ２ １
基于FPGA的增量式光电编码器计数电路设计
（） ３
（） ５ 组合预测法 采用协方差优选 组合 预测法 （ ＭＶ法） 经式 （ 即 。 １～３ 计 ） 算可得 ， 回归分析 ， 负荷密度法 ， 色模型 、 ｇ ｔ 模 型 的权重 灰 ｌ ｉｉ ｏ ｓｃ 分别 为 ０ １０ 、． ２ ７０ ０ ３ 、．６９ 则 组 合 预测 模 型为 ： ． ０６ ０ ０４ 、． １８ ０ ８０ 。
蒸 湘 五 区 ２．８ ２ ９
４．３ ３ ４ 中 一
２ ．４ ６７ ７
２０ ０ ８正 ２ ０ ０ ９正
２ ．７ ３８
４ ．６ ３６
２ １ ００
２ ．４ ６ ７
４ ．２ ５ ８
得该功能小区的回归模型为 ： Ｙ ＝ ｐｗ ｒ１ ， ． ２７ ＋００ ８ ｔ ｏ ｅ（０ １ ３０ ． １９ ） 式 中， Ｙ 表示第 ｔ 年的负荷值 ；表示 时间序列 。 ｔ
仪器 仪表 用户
表 １ 蒸 湘 五 区 ２０ ０ ７年 一 ０ ０年 的负 荷 预 测 结 果 ２１
２０ ０ ９正 ２１ Ｏ Ｏ年
４ 计 算 结果及分 析
４ １ 功 能 小 区 负 荷预 测 ． 以蒸湘五区为例 ， 分别 采用 回归分 析法 、 荷密 度法 、 负 灰
２ ．４ ２ ２ ． ０８ ２ ． １６ ３８ ５ ４ ９ ５ ６０ ３
（ ）负 荷 密 度 法 ２
２ Ｏ ．９
４ ． ４１
（） １
蒸 湘 六 区 钢 管 区
中心 一 区
增量型编码器信号类型及其接口探究
增量型编码器信号类型及其接口探究摘要：在增量型编码器工作过程中，主要需要完成信号采集、处理和输出。
而不同类型编码器信号类型及其输出接口存在差异，未能正确选择将造成装置无法正常使用。
基于此，本文在分析增量型编码器原理基础上，对TTL、RS422等常见信号类型及接口进行了探究，为装置的选用提供参考。
关键词：增量型编码器；信号类型；输出接口引言：增量型编码器属于光电传感器，能够对机械运动和位移进行检测，将检测得到的模拟信号转换为数字信号，对位置、角度等参数进行测量。
在自动化系统中，该种编码器得到了广泛应用，能够与控制器、计数器、变频器等不同驱动装置连接，为数据采集和设备控制提供信号支撑。
而在不同领域使用，还要选择信号接口相匹配的编码器，因此还应加强装置信号类型及接口研究。
1增量型编码器工作原理在增量型编码器中，主要包含信号采集和信号处理两个部分。
其中，采集部分包含发光元件、码盘、主轴等元器件，用于将光信号转换为电信号，其中隐含运动信息。
信号处理部分由放大、整形和细分电路构成，能够将采集的信号转化为数字量，按照固定格式输出。
利用编码器进行运动测量，使用的码盘由测量和指示两种光栅盘构成，相对运动将产生90°相位角。
得到的信号为莫尔条纹正弦信号，通过运算放大器处理后可以输出正弦信号A和B，相位差为90°，分别为倍频脉冲信号和转向电信号[1]。
其中，脉冲用于对转动角度进行反映，频率用于对转动速度进行反映。
根据信号超前或滞后关系，能够分析得到转动角度。
作为高精密仪器，增量型编码器在使用过程中直接与自动化控制设备连接容易导致装置承受过大载荷，因此需要采用弹性或同步带等联轴器加强保护。
应避免刚性联接，并确保扭矩不超1N·m，对轴向偏角和同轴度也有一定要求。
但除此之外，增量型编码器也将输出不同信号，配备的接口存在兼容性问题。
在输出接口与接收端口无法匹配的情况下，将导致信号传输不稳问题的发生，在自动化控制系统中则反馈为设备不兼容。
基于CPLD的编码器信号处理电路设计
速度测量。文 中给 出了 Ｑ ａ ｕ 原理 图输入 电路 、 ｕｒｓ ｔ 时序仿 真结果 ， 以及试验测试结果。文 中的研 究在 角度位移 等测量领域
有 着广 泛 应 用 价 值 。 关 键 词 ：Ｐ Ｄ； 码 器 ； 频 ； 相 ＣＬ 编 倍 鉴
中图分类号 ：Ｍ１ Ｔ ３
文献标识码 ： Ａ
。 Ｙ ＴＡ
ＯＴ Ｕ Ｂ超前 Ｏ Ｔ Ｕ Ａ相 ， 动方 向为 反转 。Ｏ Ｔ 转 Ｕ Ｚ是基准 定 位信 号， 是一个代表零位的脉冲信号 ， 可用于调零 、 对位 。编 码器 的 信 号如 图 １ 所示 。
收稿 日期 ：０ １— ６—１ 收修改稿 日期 ：０ １—１ —１ ２１ ０ ３ ２１ １ ５
Ｆｉ＝ＡＢＣＤ －ＡＢＣ ＡＢ Ｃ － Ｂ ４ － Ｄ４ － Ｄ ４ Ａ ＣＤ
相信 号 相 位相 差 ９ 。 知 ， 转 时 Ｏ Ｔ ０可 正 Ｕ Ｂ相 信 号 上 升 沿 时 ，
ＯＴ Ｕ Ａ相信号是处于低 电平状 态 ， 同理 反转 ， Ｕ Ｂ相 信号到达 ＯＴ 上升沿时 ， Ｕ Ａ相处于 高 电平状 态 ， ＯＴ 因此 Ｄ触 发 器输 出状 态 只有高低电平 ， 得到的是编码器的方向信号 Ｄ Ｒ Ｉ．
式 中： Ｉ Ｆ 为正转时输出为 １的信 号 ， 符合其 中任意一项 因子 ， 输
出为 １ 否则输 出为 ０ ， 。
同理反转 时 ， 将信号进行 ４倍分解增频 ， 转信 号见 图 ３ 反 。
．
…
ｌ
（） ａ
： ｌ
几 ＿ １｛ ＝ ｊ
Ａ
厂
ｏＢ ！ 』
。 Ｂ
ｍｕ ｉ ｌ ａｉｎ ｐ ｌｅ ｏ ｔ ｕ ｉ ｕ ｔ ｈ ｃ ｍｐ ｏ ｅ ｈ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｈ ｎ ｏ ｅ ａ ｕ ｅ ｎ ．Ｔ ｅ ｃｒ ｕ ｔｏ ｈ ｓ ｉ ｒ ｎ ｔ ｎ ｈ ｐ ｉ ｔ ｕ ｓ ｕ ｐ ｔｃｒ ｉ ｗ ｉｈ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ａ ｃ ｒｃ ｆｔ ｅ ｅ ｃ ｄ ｒｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｈ ｉｃ ｉ ｆｐ ａ ｅ ｄ ｓ ｉ ａ ｉ ｃ ｏ ｃ ｃ ｍｉ ｏ
一种增量编码器的接口电路设计
一种增量编码器的接口电路设计增量编码器是一种常用于测量旋转或线性位移的传感器。
它通过检测和计算传感器输出的变化量来测量物体的位移。
以下是一种基于Arduino的增量编码器接口电路设计。
Arduino是一种开源的微控制器平台，具有广泛的应用领域。
它可以和各种传感器、执行器以及其他电子元件进行通信和集成。
在增量编码器接口电路设计中，Arduino将用于读取传感器的输出并计算物体的位移。
设计需求：1.适用于增量式光电编码器。
2.稳定的电源供应。
3. 可通过Arduino读取并处理编码器输出。
电路设计：1. 电源供应电路：使用稳定的5V电源。
可以使用一个电源适配器或者将Arduino板上的5V引脚连接到电源线路上。
2. 增量编码器连接：将编码器的输出端连接到Arduino板上的两个数字引脚（例如2和3）。
编码器通常具有两个输出信号（A相和B相），它们的相位差可以用来确定位移的方向。
3. 电源接地：将Arduino板上的地引脚连接到电源地线上。
这样做可以确保接地连接，以减少电磁干扰和噪声。
4. Arduino编程：使用Arduino IDE编写程序来读取和处理编码器的输出。
在程序中，首先需要初始化两个数字引脚作为输入，并将它们设置为中断源。
接着，编写中断处理函数，该函数在每个脉冲到达时被触发。
在函数中，通过读取两个引脚的当前状态和上一个状态来判断编码器方向的变化，并对位移进行计算。
以下是一个简单的Arduino程序示例：```cint pinA = 2;int pinB = 3;volatile long count = 0;void setupinMode(pinA, INPUT);pinMode(pinB, INPUT);attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pinA), encoderInterrupt, CHANGE);attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pinB), encoderInterrupt, CHANGE);void loo//读取位移值并进行处理long displacement = count; // 保存当前位移值//在这里可以对位移进行其他处理，例如输出、显示等void encoderInterrupint stateA = digitalRead(pinA);int stateB = digitalRead(pinB);if (stateA == stateB)count++;} elsecount--;}```上述程序中，`pinA`和`pinB`分别是连接编码器输出的两个引脚。
基于FPGA的增量式编码器接口电路设计在ARM上的应用
计 数 的功 能 以及 与 ＡＲ 的接 口定 义 ， 在 Ｑｕ ｒｕ 环 境 下 给 出 了 ＶＨＤ 的 时 序 仿 真 结 果 。 通 过 Ｑｕ ｒ ｓＩ 软 Ｍ 并 ａｔｓ Ｉ Ｉ Ｌ ａ ｔ Ｉ ｕ
件 的 在 线 逻 辑 分 析 仪 实 时 采 集 ＡＲ 与 Ｆ ＧＡ 通 信 时 的 信 号 值 ， 而 验 证 设 计 的可 行 性 。 Ｍ Ｐ 从
２ １ 四 倍 频 及 鉴 相 电 路 设 计 原 理 ．
控 制通 道 与 ＡＲ 芯 片 的数 据 总 线相 连 ， Ｐ Ａ 加 Ｍ Ｆ Ｇ
载完成 后数 据总 线会 存 有 相 应 通道 的逻 辑 电平 值 ，
这就会 导致 ＡＲＭ 芯片 在上 电加 载程 序 时与 Ｆ ＧＡ Ｐ 冲突 ， 成 无 法 正 确 读 写 数 据 。 因 此 ， 了保 证 造 为
（ ． ｈ ｎ ｃ ｕ ｓａ ｃ ｎ ｔｔ ｔ ｏ ｅｈ ｎ ｃ ｌＳ ｉｎ ｅＣ ． １ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎＲｅｅ ｒｈ Ｉ ｓｉｕ ｅｆ ｒＭ ｃ ａ ｉａ ｃｅ ｃ ｏ ，Ｌｔ ．Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ １ ０ １ ， ｄ ｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ２ Ｊ ｌｎ，Ｃ ｉ ａ；２ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｆ ｉ ｔｏ ｅｈ ｎ ｃ ｌＥｎ ｎ ｅ ｉｇ，Ａｖ ａ ｉｎ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｉｉ ｈｎ ． ｐ ｒｍｅ ｔ Ａｖａ ｉｎＭ ｃ ａ ｉａ ｇｉｅ ｒｎ ｏ ｉ ｔｏ ｉｅ ｓｔ
ＡＲＭ ｎｔ ｒ ａ ｅ ｄｅ ｉ ｉｉ ｎ ｏ ｈｅ ｅ ｏｄ ｒｃ ｎ ｂ ｅ ｌｚ ｄ ｂｙ ｔ ｉｃ ｉ．Ｔｈｅ ｓ ｑｕ ｎ ｉ ｌｓｍ ｕｌｔｏ ｉ ｅ ｆ ｃ ｆｎ ｔｏ ｆｔ ｎｃ ｅ ａ ｅ ｒ ａ ｉｅ ｈｅ ｃ ｒ ｕ ｔ ｅ ｅ ｔａ ｉ ａ ｉｎ
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４９ ・
山洋高分辨率编码器接线图
山洋高分辨率编码器电机，（增量式系统用）编码器接线图：
中惯量电机编码器接线图：
小惯量电机编码器接线图
此接线图只适用于R2AA*****F*H**和P60BXXXXXBX H00型电机。
对于绝对值（ABS)编码器的电机，如：P60BXXXXXBX P00，驱动器中需要安装电池，编码器配线中需要连接如下引脚：
驱动器侧电机侧
13脚-------------E (棕）或1脚
14脚------------ F (蓝）或2脚
不管增量式，还是绝对值型编码器，电源配线均为如下，如果驱动器与电机距离较远，需要多并接几根；距离不远，就只连接19、20脚即可。
+5V电源：9，12，17，19脚-----红（或9脚）
电源地： 10，11，18，20脚----黑（或10脚）
特别需要注意的是：驱动器到电机编码器的5V电源，正、负极性绝对不可以接反，否则将会烧坏电机侧编码器接口电路，驱动器报“AL 81、AL 82、AL 85”等报警。
电源线接法：
电机动力线接法与老型号完全一致。
中惯量电机：
D-----------U
E-----------V
F-----------W
G和H----接地E
A和B---刹车
小惯量电机：
红――U，白――V，黑――W，
需要注意的是：接地线必须与驱动器外壳共地。
增量型编码器信号类型及其接口
电力系统2019.11 电力系统装备丨67Electric System2019年第11期2019 No.11电力系统装备Electric Power System Equipment 目开发及建设者除了要考虑光照资源、安装条件、上网条件、电价因素、组件及其他设备成本外，鉴于屋顶光伏项目更多应用于自发自用或自发自用余电上网的模式，开发及建设单位需要尽量利用项目场地条件，通过优化方案、降低建设成本和运维费用，进而降低度电成本。
随着太阳能光伏发电效率的不断提高和电站系统建设成本的不断下降，自主型投资资本会加速进入建筑光伏发电领域，推动屋顶电站广泛应用。
本文暂未纳入电价因素，可以想象，在某些峰谷电价差显著的地区，或者工商业电价较高的负荷地区，参考此文对比结果，采用满铺方案尽量多发电将会带来更高的收益。
参考文献[1] G B50797-2012，光伏发电站设计规范[S].[2] P Vsyst 6.75使用手册.[3] G B19964-2012，光伏发电站接入电力系统技术规定[S].[4] 晶澳JAP6-72-330/3BB 型组件技术资料.[5] 正泰CPS SC100KT-O/US-480组串式逆变器技术资料.在现代控制领域中编码器的应用非常广泛，编码器主要分为增量型和绝对值型两种。
增量型编码器因其价格低廉，应用简便，在实际生产中较绝对值型编码器应用更普遍。
其既可以与变频器、伺服控制器等驱动装置的接口直接连接，也可以与计数器、计算机、PLC 等设备连接，实现角度、长度、速度、位置测量或设备的同步控制。
增量型编码器的品牌和型号繁多，不同品牌和型号的编码器的电压、分辨率、信号类型、抗干扰能力、传输距离以及兼容性等各不相同，信号和接口的表述方式存在差异，给日常应用带来诸多不便。
在这里重点对增量型编码器信号及其兼容性进行分析，以帮助大家在实际应用中正确选择和使用增量型编码器。
1 增量型编码器输出类型增量型编码器有多种输出类型，常见的如TTL 、HTL 、RS422、PNP 、NPN 、推挽式输出等，这些类型之间有的可以兼容，有的不能兼容，有的兼容但稳定性差，导致编码器在实际应用中经常出现一些莫名其妙的问题。
增量编码器接线
在工控应用中，经常需要测量电机的速度，一种常见的方案就是将编码器连接在电机的轴端，其输出（A，B相）连接到PLC，在PLC编程时利用高速计数器对接收到的编码器的脉冲进行计数，利用定时中断即可测出电机转速。
在这种方案中，一个令人困惑的问题是究竟如何将编码器的输出连接到PLC的变速脉冲输入端。
就西门子200系列的PLC（以CPU224CN）来说，其输入为DC24V，而增量式编码器的输出电压有DC5V，DC24V等，输出方式有长线差分输出、集电极开路等方式，不同的编码器究竟如何与PLC连接？1、编码器输出为DC24V，集电极开路PNP型，这种情况下将编码器输出直接连接到PLC 即可；2、编码器输出为DC24V，集电极开路NPN型，在这种情况下需要用高速光藕转换；3、编码器输出为DC5V，长线差分输出，这种情况下，一是选用可接收长线差分输出的PLC，如OXXXN的CP1H-Y；如果选用CPU224CN，个人认为先用AM26LS32将差分输出转换为集电极开路输出，然后再用高速光藕转换为24V输出；4、编码器输出为DC5V，集电极开路输出，直接用高速光藕转换为24V输出编码器输出方式常见有推拉输出（F型HTL格式），电压输出（E），集电极开路（C，常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出。
其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配编码器输出的A、B二路脉冲，其相位相差90度，见下图：上图左侧波形为编码器正转输出波形，从图中可见，A路波形引前B路波形90度，即当B路脉冲由0上跳为1时，A路脉冲已是高电位（见红色箭头所指处）。
上图右侧波形为编码器反转输出波形，从图中可见，A路波形滞后B路波形90度，即当B路脉冲由0上跳为1时，A路脉冲已是低电位（见红色箭头所指处）。
利用上述这两个特点，可用S7-200编程（见上图的下侧梯形图），用Q1.0置位与复位状态来判断编码器的正转与反转：Q1.0=1为正传，Q1.0=0为反传。
增量式旋转编码器工作原理和时序图
增量式旋转编码器工作原理、在PLG单片机中应用时序增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。
在接合数字电路特别是单片机后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。
下面对增量式旋转编码器的内部工作原理（附图）A,B两点对应两个光敏接受管，A,B两点间距为S2 ,角度码盘的光栅间距分别为SO 和S1。
当角度码盘以某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的SO: S1：S2比值与实际图的SO: S1：S2比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时，输出波形图中的SO: S1：S2比值与实际图的SO: S1：S2比值仍相同。
如果角度码盘做变速运动，把它看成为多个运动周期（在下面定义）的组合，那么每个运动周期中输出波形图中的SO: S1：S2比值与实际图的SO: S1：S2比值仍相同。
我们把当前的A,B输出值保存起来，与下一个A,B输出值做比较，就可以轻易的得出角度码盘的运动方向，如果光栅格SO等于S1时，也就是SO和S1弧度夹角相同，且S2等于SO的1/2，那么可得到此次角度码盘运动位移角度为SO弧度夹角的1/2，除以所消毫的时间，就得到此次角度码盘运动位移角速度。
SO等于S1时，且S2等于SO的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度，如果SO不等于S1，S2不等于SO的1/2，那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角度了。
我们常用的鼠标也是这个原理哦根据检测原理，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90o,从而可方便地判断出旋转方向，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。
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引言：在自动控制领域，电编码器常用于速度与位置的检测。
增量式编码器不能直接获得转动系统的速度和位置信息，只能通过处编码器输出的两路脉冲信号来计算这两个位置的相对角度差。
本文设计了一种通用的增量式编码器计数和辨向电路，可以将编码器输出的两路脉冲信号处理为倍频脉冲信号和转向电平信号，直接进入单片机处理器进行计数和判定旋转方向。
1.编码器接口电路原理
增量式编码器跟随电机转动时，会输出 A 、B 两路脉冲信号，相位相差90°。
脉冲的个数代表转动角度，频率代表转动速度，A 、B 两相信号的超前或者滞后关系代表编码器的转动方向，如图1
所示。
图1 增量式编码器信号输出
2.编码器接口电路设计及仿真
增量式编码器接口电路由积分电路、两个施密特非门电路、四个异或门电路和三个D 触发器组成，如图2所示。
一种增量编码器的接口电路设计
湖南铁道职业技术学院 刘 彤 赵巧妮
集美大学轮机工程学院 刘 传
图2 增量式编码器接口电路
A 、
B 两相信号分别与各自经过积分电路的信号做异或运算，在A 相信号发生变化时，异或门U3A 输出端口将产生一个跳变沿，B 相信号发生变化时，异或门U3B 输出端口也将产生一个跳变沿。
异或门的跳变沿输出信号分别接入两个D 触发器的时钟触发端，为信号的判读提供时钟。
当A 相异或输出信号U3A 为D 触发器U4A 提供时钟脉冲，A 、B 两相信号进行异或经U3C 输出到D 触发器U4A 的D 端口。
如果A 相信号超前B 相信号90度，D 触发器U4A 的Q 端输出低电平的转动方
向信号，如图3所示。
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图3 A相超前B相90度方向信号仿真如果A 相信号滞后B 相信号90度，D 触发器U4A 的Q 端输出高电平的转动方向信号，如图4
所示。
图4 B相超前A相90度方向信号仿真
A 相跳变沿信号输出接D 触发器U5
B 时钟触发端，B 相信号接U5B 的D 输入端，B 相跳变沿信号输出接D 触发器U5A 时钟触发端，A 相信号接U5A 的D 输入端，D 触发器U5A 和U5B 的输出端经异或门电路U3D ，在跳变沿的时钟下严格输出倍频信号，增加了计数脉冲数量，提高测量精度，倍频仿真波形如图5
所示。
图5 编码器接口倍频电路仿真
3.结论
本文根据增量式编码器的输出信号特点，采用数字电路设计了编码器接口电路，直接输出倍频计数脉冲和方向信号，通过仿真实现了上述功能，方便用于单片机计数及转向判断。
基金支持：2017年湖南省教育厅科学研究资助项目（项目编号：17C1043）；
作者简介：
刘彤，男，副教授，广西科技大学工学硕士，主要研究领域为电子电气应用及自动化。
赵巧妮，女，副教授，主要研究领域为应用电子。
在电子自动化中应用智能化技术有着重要的作用，除了可以减少电气能源过度输出之外，还能够提高电气自动化控制的安全性。
在本篇文章中，主要以智能化技术为主，详细阐述了该项技术在电气自动化技术中的应用情况。
1.对于智能化技术和电子自动化技术的论述
1.1 智能化技术
伴随着计算机的不断改进和优化，智能化技术随之出现，计算机终端设备是该项技术应用的基本载体，此种以计算机设备和计算机网络以及通讯电子技术为主的智能化技术全面借助了设备以及相关技术的优点，通过对人类大脑运作进行模拟，构建能够由人员进行操作的机器大脑，人们只需要将动作指令输入到智能化技术的终端设备中便可以了，这样的话，就能够对智能机器运行情况加以控制。
现阶段，从我国智能机器人运行情况来看，只能够简单的完成动作并且执行相关的指令，本身无单独思考的能力。
智能化设备属于一项精密性较高的设备，制作成本比较高，因此，在各个领域并没有受到普遍的应用，通常仅仅有大型
生产制造以及资源开采加工等企业对其进行应用。
1.2 电气自动化技术
一般来讲，电气自动化技术通常是应用于工业生产领域。
电气自动化技术起源于自动化理念，在科学技术快速发展的背景下，之前单一的电子自动化技术显然已经无法满足
新形势下的发展要求，所以应当进一步升级和改进。
智能化技术的应用，除了可以将电气自动化技术的价值体现出来之外，还可以加快电气自动化技术的运行进程，在减少人力输出的基础上实现工作的稳定开展。
2.电子自动化中智能化技术应用的优势
2.1 能够减少控制模型的构建
以往传统的控制器对相关程序进行控制的过程中，根本无法精准的了解到控制对象的实际现状，一般情况下，经常受到不稳定性因素的影响，使得电气自动化的运行目标难以完成。
在这其中，最为明显的便是设计对象模型，相关数据变化现象产生的影响也无法有效获取，此种因素的发生使得设计模型自身的准确性随之下降，自动化控制效率无法提高。
智能化技术在实行被控对象模型设计工作的过程中，会将多余的步骤省略掉，在减少时间输出的基础上避免了设计
浅谈电气自动化技术中智能化技术的应用
广东雅达电子股份有限公司 陈元义。