如何生成脉冲信号？

运动控制要用到脉冲信号。脉冲信号编码器是用以生成脉冲信号的装置。它们把模拟信号，如位移、速度、温度，转换成脉冲信号。具体有旋转编码器、感应同步器、温度脉冲转换器、湿度脉冲转换器，等等。

1.编码器

它是测量角位移的数字编码器。具有分辨能力强、测量精度高和工作可靠等优点，是测量轴转角位置的一种最常用的位移传感器。编码器可分为绝对值编码器和增量式编码器两种，前者能给出角向位置绝对值；后者只能给出角向位置相对值。

（1）绝对值编码器。绝对值编码器可分为接触式和非接触式两种。接触式绝对编码器由编码盘、电刷和电路组成。图5-1所示为接触绝对值编码器的编码盘示意图。

它是一个6位二进制编码器。码盘有6条码道，按二进制编码。每条码道上有许多扇形导电区（黑区）和不导电区（白区），全部导电区连在一起接到一个公共电源上。6个电刷沿一个固定的径向安装，分别与6条码道接触。每个电刷与一单根导线相连，输出6个电信号，其电平由编码盘的位置决定。当电刷与导电区接触时，输出为“1”电平；与不导电区接触时，输出为“0”电平。随着转角的不同，输出相应的编码。编码器的精度取决于编码盘本身的精度，分辨率取决于码道的数目。如10条码道，其分辨率为1/1024。

二进制码优点是可直接进入计算机工作，但它在交界面上会出现错读，并且随着码盘输出值的增加，读数误差也伴随增大。例如在图5-1二进制码盘中，0与15的交界面上，由于工艺和装配的因素可能读成1111或0000以外，任何数字都可出现，即发生非单值性，这就产生读数出错。

图5-1 二进制的6位接触绝对值编码器的编码盘

1—激励轨道 2—最高位轨道 3—最低位轨道 4—此位

置时输出为1101010

图5-2 循环码编码盘

克服这个缺点可采用循环二进制码（图5-2所示为循环码编码盘），又称格雷码。其计数变化时仅一个位发生变化，所以输出不会出错。循环码在结构上还有一个很大优点是，最低位区段的长度比二进制码区段长度大一倍，即在同样条件下，循环码编码盘的精度比二进制码编码盘高一倍，或者在相同精度和工艺条件下，循环码编码盘直径要小一半。

格雷码是无“权”值的码，不能直接代表实际数值，输入PLC后，须经译码，PLC才能判断大小。它与十进制数的关系为

式中D为十进制数，n为具有“1”输出的最高位的位数，m为其次一位具有“1”输出的位数，q、s、…依次类推。

格雷码与二进制码也可相互转换。采用格雷码时，还需先进行转换，然后才能运算。

接触绝对式编码器的缺点是编码盘与电刷之间存在接触摩擦，使用寿命短。可用另一种非接触绝对式编码器。即光学绝对式编码器，它是依照光学和光电原理制成的器件。它由光源、编码盘、光学系统及电路4部分组成。如图5-3所示。

编码盘是在不透明的基底上按二进制码制成透明区图案，相当于接触编码器的导电区和不导电区。光线通过编码盘由光电元件转换成相应的电信号。

（2）增量式编码器。它比绝对式编码器使用的编码盘轨道少，这样它的导线数、滑环数、读出器、电路和显示元件保持最低，使得系统可靠性增大，成本降低。因此，现代系统多倾向于采用增量式编码器。增量式编码器主要缺点是测量相对于一个基准数，假如这个基准数有误差，整个系统受影响；另一个问题是当电源出现故障时，常常导致数据丢失，须使用辅助数据记忆技术，以防止丢失。

目前，这两种都有现成的产品，市场上即可购得，按说明书接线及使用即可。(www.xing528.com)

图5-3 光学编码器原理示意图

1—光源 2—透镜 3—窄缝 4—光电元件 5—编码盘

2.光栅式传感器

它是采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线密度为10～100线/mm。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度。

传感器由标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统4部分组成，如图5-4所示。

标尺光栅相对于指示光栅移动时，便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。这些条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上，在它们的输出端得到一串电脉冲，通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出，直接显示被测的位移量。

图5-4 光栅式传感器工作原理图

1—指示光栅 2、5—透镜 3—光源 4—标尺光栅 6—光电元件

传感器的光路形式有两种：一种是透射式光栅，它的栅线刻在透明材料（如工业用白玻璃、光学玻璃等）上；另一种是反射式光栅，它的栅线刻在具有强反射的金属（不锈钢）或玻璃镀金属膜（铝膜）上。

这种传感器的优点是量程大和精度高。

3.OMRON公司生产的旋转编码器

OMRON公司是旋转编码器生产的大厂商。绝对式的、相对式的都有很多型号。型号不同，分辨率、产品结构、防护技术及接线方法也有所不同，价格也相差很大。

OMRON公司还生产直线编码器，型号也较多。图5-5所示为直线编码器外观。

4.电压频率变换器

V（电压）F（频率）C（变换器）与F（频率）V（电压）C（变换器）用于电压与频率信号互换。有不少生产厂家生产此产品。国内如青岛晶体管实验厂就也研制和生产此类产品，有QD系列及4602型1MHzVFC、8107型500kHzVFC、8106型高线性VFC、4502型单电源VFC等，共有16个型号。

图5-5 直线编码器