接触式编码器：工作原理及应用

接触式编码器由码盘和电刷组成。码盘利用制造印制电路板的工艺，在铜箔板上制作码制图形(如8421 码、循环码等)的盘式印制电路板。电刷是一种活动触头结构，在外界力的作用下，旋转码盘时，电刷与码盘接触处就产生某种码制的某一数字编码输出。下面以六位二进制码盘为例，说明其工作原理和结构。图11-1(a)所示为一个六位8421 码制的编码器的码盘示意图。涂黑处为导电区，将所有导电区连接到高电位( “1”)；空白处为绝缘区，为低电位( “0”)。六个电刷沿某一径向安装，六位二进制码盘上有六圈码道，每个码道有一个电刷，电刷经电阻接地。当码盘转动某一角度后，电刷就输出一个数码；码盘转动一周，电刷就输出不同的六位二进制数码。由此可知，二进制码盘所能分辨的旋转角度为。若n=6，则α=5.625°，位数越多，分辨的角度越小。取n=8，则α=1.4°。当然分辨角度越小，对码盘和电刷的制作和安装要求就越严格。当n 多到一定位数后，一般为n ＞8，这种接触式码盘将难以制作。另外，8421 码制的码盘，由于正、反向旋转时，因为电刷安装不精确引起的机械偏差，会产生非单值误差。若使用循环码制即可避免此问题，电刷在不同位置时对应的数码如表11-1 所示。循环码的特点是相邻两个数码间只有一位变化，这一特点就可以避免制造或安装不精确而带来非单位误差。循环码盘的结构如图11-1(b)所示。

表11-1 电刷在不同位置时对应的数码

采用8421 码制码盘，虽然比较简单，但是对码盘制作和安装要求严格，否则会产生错码。例如，图11-1 所示的二进制码盘，当电刷由二进制码0111 过渡到1000 时本来是7 变为8；但是，如果电刷进入导电区的先后不一致，可能会出现8 ～15 之间的任一十进制数，这样就产生了前面所说的非单值误差。解决这一问题的方法之一就是采用循环码盘，如图11-1(b)所示。由循环码的特点可知，即使制作和安装不准，产生的误差最多也只是最低位一个比特，采用循环码盘比采用8421 码盘的精度高。(www.xing528.com)

图11-1 接触式六位码盘

(a)二进制码的码盘；(b)循环码盘的结构