1.引言

　　光電編碼器在現(xiàn)代電機控制系統(tǒng)中常用以檢測轉軸的位置與速度，是通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數(shù)字量的高精度角位置測量傳感器。由于其具有分辨率高、響應速度快、體積小等特點，被廣泛應用于電機控制系統(tǒng)中。

　　2.絕對值型光電編碼器信號傳輸?shù)墓饫w實現(xiàn)

　　編碼器按信號輸出形式分為絕對式編碼器和增量式編碼器。絕對式光電編碼器具有輸出量可與PLC模塊、ARM或FPGA等器件直接接口，無累計誤差等優(yōu)點，但價格高、制造工藝復雜，不宜實現(xiàn)小型化。絕對型編碼器有兩種類型，單圈和多圈。單圈絕對型編碼器旋轉一圈后自動回到零;多圈絕對型編碼器旋轉到編碼器最大圈數(shù)、最大計數(shù)值自動回到零。絕對型編碼器一般采用格雷碼盤編碼。格雷碼(GrayCode)在任意兩個相鄰的數(shù)之間轉換時，只有一個數(shù)位發(fā)生變化。以分辨率24四位二進制碼盤為例。若絕對值編碼器采用二進制8421碼盤，如圖1所示，兩個順序的編碼之間有一位或一位以上二進制位置改變。例如：兩個順序的二進制碼，從0111變到1000，二進制碼的所有位都改變它們的狀態(tài)。在改變狀態(tài)的過渡時刻得到讀數(shù)可能是錯誤的。即位置的同步和采樣變得非常困難。

　　而采用二進制格雷碼盤，如圖2所示，兩個順序的編碼之間，從最后一位碼到第一位碼，只有一位二進制位置改變，這樣使位置的同步和采樣變得準確、簡單、可行。關于自然二進制碼與格雷碼之間的換算關系可以參考相關文獻。

　　絕對值編碼器信號輸出一般有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出。下面對其輸出方式進行簡單介紹。

　　2.1 并行輸出

　　絕對值編碼器輸出的是多位數(shù)碼(格雷碼或純二進制碼)，并行輸出就是在接口上有多點高低電平輸出，以代表數(shù)碼的1或0，對于位數(shù)不高的絕對編碼器，一般就直接以此形式輸出數(shù)碼，可直接進入PLC或上位機的I/O接口，輸出即時，連接簡單。但是并行輸出有如下問題：

　　①必須是格雷碼，因為如是純二進制碼，在數(shù)據(jù)刷新時可能有多位變化，讀數(shù)會在短時間里造成錯碼。

　　②所有接口必須確保連接好，因為如有個別連接不良點，該點電位始終是0，造成錯碼而無法判斷。

　　③傳輸距離不能遠，一般在一兩米，對于復雜環(huán)境，最好有隔離。

　　④對于位數(shù)較多，要許多芯電纜，并要確保連接優(yōu)良，由此帶來工程難度，同樣，對于編碼器，要同時有許多節(jié)點輸出，增加編碼器的故障損壞率。

　　2.2 同步串行(SSI)輸出

　　串行輸出就是通過約定，在時間上有先后的數(shù)據(jù)輸出，其連接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。SSI接口如RS422模式，以兩根數(shù)據(jù)線、兩根時鐘線連接，由接收設備向編碼器發(fā)出中斷的時鐘脈沖，絕對位置值由編碼器與時鐘脈沖同步輸出至接收設備。由接收設備發(fā)出時鐘信號觸發(fā)，編碼器開始輸出與時鐘信號同步的串行信號。串行輸出連接線少，傳輸距離遠，提高了編碼器的可靠性和保護。一般高位數(shù)的絕對編碼器都是用串行輸出的。

　　2.3 現(xiàn)場總線型輸出(異步串行)

　　現(xiàn)場總線型編碼器是多個編碼器各以一對信號線連接在一起，通過設定地址，用通訊方式傳輸信號，信號的接收設備只需一個接口，就可以讀多個編碼器信號。

　　總線型編碼器信號遵循R S 4 8 5的物理格式，目前有多種通訊規(guī)約，各有優(yōu)點，還未統(tǒng)一，編碼器常用的通訊規(guī)約有如下幾種：PROFIBUS-DP;CAN;DeviceNet等。

　　總線型編碼器可以節(jié)省連接線纜、接收設備接口，傳輸距離遠，在多個編碼器集中控制的情況下還可以大大節(jié)省成本。

　　2.4 變送一體型輸出

　　其信號已經在編碼器內換算后直接變送輸出，其有模擬量4-20mA輸出、RS485數(shù)字輸出、14位并行輸出等。