Принцип роботи абсолютного енкодера
Абсолютний енкодер відноситься до типу енкодерів, який виконує унікальний код для кожної позиції вала. На відміну від інкрементного енкодера, лічильник імпульсів не потрібен, тому що кут повороту завжди відомий ...
Абсолютний енкодер відноситься до типу енкодерів, який виконує унікальний код для кожної позиції вала. На відміну від інкрементного енкодера, лічильник імпульсів не потрібен, тому що кут повороту завжди відомий. Абсолютний енкодер формує сигнал як під час обертання, так і в режимі спокою. Диск абсолютного енкодера відрізняється від диска покрокового енкодера, так як має кілька концентричних доріжок. Кожній доріжкою формується унікальний двійковий код для конкретної позиції вала.
Кодовий диск абсолютного енкодера
Двійковий код - це шірокораспространенние код, який може оброблятися безпосередньо мікропроцесором і є основним кодом для обробки цифрових сигналів. Двійковий код складається тільки з 0 і 1.
Побудова ДК здійснюється за наступним принципом:
1 x2 3 + 0 x2 2 + 1 x2 1 + 0 x2 0
Таким чином виглядає в даному випадку число 10 в двійковому коді.
Найбільше число, яке може бути виражено двійковим кодом, залежить від кількості використовуваних розрядів, тобто від кількості бітів в комбінації, що виражає число. Наприклад, для вираження числових значень від 0 до 7 досить мати 3-розрядний або 3-бітовий код:
Звідси видно, що для числа більше 7 при 3-розрядному коді вже немає кодових комбінацій з 0 і 1.
Переходячи від чисел до фізичних величин сформулюємо вищенаведене твердження в більш загальному вигляді: найбільша кількість значень m будь-якої величини (кута повороту, напруги, струму і ін.), Яке може бути виражено двійковим кодом, залежить від числа використовуваних розрядів n як m = 2 n. Якщо n = 3, як в розглянутому прикладі, то отримаємо 8 значень, включаючи провідний 0.
Двійковий код є багатокроковим кодом. Це означає, що при переході з одного положення (значення) в інше можуть змінюватися кілька біт одночасно. Наприклад, число 3 в двійковому коді = 011. Число ж 4 в двійковому коді = 100. Відповідно, при переході від 3 до 4 змінюють свій стан на протилежне все 3 біта одночасно. Зчитування такого коду з кодового диска призвело б до того, що через неминучих відхилень (толеранції) при виробництві кодового диска зміна інформації від кожної з доріжок окремо ніколи не відбудеться одночасно. Це, в свою чергу, призвело б до того, що при переході від одного числа до іншого короткочасно буде видана невірна інформація. Так при вищезгаданому переході від числа 3 до числа 4 дуже ймовірна короткочасна видача числа 7, коли, наприклад, старший біт під час переходу поміняв своє значення трохи раніше ніж інші. Таким чином, використання звичайного двійкового коду може привести до великих погрішностей, так як дві сусідні кодові комбінації можуть відрізнятися один від одного не в одному, а в декількох розрядах. Щоб уникнути цього застосовується так званий однокроковий код, наприклад, так званий Грей-код.
код Грея
Код Грея краще звичайного двійкового тим, що має властивість безперервності бінарної комбінації: зміна кодованого числа на одиницю відповідає зміні кодової комбінації тільки в одному розряді. Він будується на базі довічного за таким правилом: старший розряд залишається без зміни; кожний наступний розряд інвертується, якщо попередній розряд вихідного двійкового коду дорівнює одиниці. Цей алгоритм побудови може бути формально представлений як результат складання по модулю два вихідної комбінації двійкового коду з такою ж комбінацією, але зрушеною на один розряд вправо. При цьому крайній правий розряд зрушеною комбінації відкидається.
Таким чином, Грей-код є так званим однокроковим кодом, тому що при переході від одного числа до іншого завжди змінюється лише якийсь один біт. Похибка при зчитуванні інформації з механічного кодового диска при переході від одного числа до іншого призведе лише до того, що перехід від одного положення до іншого буде лише кілька зміщений за часом, проте видача абсолютно невірного значення кутового положення при переході від одного положення до іншого повністю виключається .
Перевагою Грей-коду є також його здатність дзеркального відображення інформації. Так, інвертуємо старший біт можна простим чином змінювати напрямок рахунку і, таким чином, підбирати до фактичного (фізичного) напрямку обертання осі. Зміна напрямку рахунку може легко змінюватися, керуючи так званим входом »Complement«. Що видається значення може бути возврастающім або спадаючим при одному і тому ж фізичному напрямку обертання осі.
Оскільки інформація, виражена в Грей-коді, має чисто кодований характер що не несе реальної числової інформації, повинен він перед подальшою обробкою спершу перетворений в стандартний бінарний код. Здійснюється це за допомогою перетворювача коду (декодера Грей-Бинар), який на щастя легко реалізується за допомогою ланцюга з логічних елементів «виключає або» (XOR) як програмним, так і апаратним способом (див. Схему нижче).
З таблиці видно, що при переході від одного числа до іншого (сусіднього) лише один біт інформації змінює свій стан, якщо число представлено кодом Грея, в той час, як в двійковому коді можуть поміняти свій стан кілька біт одночасно. Код Грея - вихід, отже, він ніколи не має помилку читання і застосовується в багатьох абсолютних енкодер.
2 3 2 2 2 1 2 0
Біти змінюють свій стан, при переході від одного числа до іншого, позначені червоним кольором.
Використовуйте таку схему для перетворення Коду Грея в двійковий код.
Примітка:
* Код Грея може логічно перетворюватися в двійковий код коли термінал Vin підключається до 0 V.
** Інвертор
*** Що виключає або
Звичайний однокроковий Грей-код підходить для дозволів, які можуть бути представлені у вигляді числа зведеного в ступінь 2. У випадках, де треба реалізувати інші дозволи зі звичайного Грей-коду, вирізається і використовується середній його ділянку. Таким чином, зберігається «однокрокової» коду. Однак числовий діапазон починається не з нуля, а смещяется на певне значення. При обробці інформації від генерованого сигналу віднімається половина різниці між початковим і скороченим дозволом. Такі дозволи як, наприклад, 360 ° для вираження кута часто реалізується цим методом. Так 9-ти бітний Грей-код рівний 512 кроків, урізаний з обох сторін на 76 кроків буде дорівнює 360 °.
Контакти в Німеччині
Тел. +49 221 989 45 94
Факс: +49 221 989 45 96
Email: [email protected]