编码盘的工作原理

编码盘

编码盘或编码尺是一种通过直接编码进行测量的元件，它直接把被测转角或直线位移转换成相应的代码，指示其绝对位置。这种测量方式没有积累误差，电源切除后位置信息也不丢失。

编码盘的工作原理

编码盘或编码尺是一种按一定的编码形式，如二进制编码，二—十进制编码、格莱码或余三码等，将一个圆盘或直尺分成若干等分，并利用电子、光电或电磁器件，把代表被测位移量大小的各等分上的编码转换成便于应用的其他二进制表达方式的测量装置。下面以接触式编码盘为例说明其工作原理。
图4-24是一个4位二进制编码盘，图中涂黑部分是绝缘的。码盘的外4圈按导电为“1”、绝缘为“0”组成二进制码。通常，我们把组成编码的各圈称为码道。对应4个码道并排安装有4个电刷，电刷经电阻接到电源正极。编码盘的最里一圈是公用的，与4个码道上的导电部分连在一起，而与绝缘部分断开，该圈接到电源的负极(地)。编码盘的转轴与被测对象连在一起(如机床丝杠)，编码盘的电刷则装在一个不随被测对象一起运动的部件(如机床本体)上。当被测对象带动编码盘一起转动时，根据与电刷串联的电阻上有无电流流过，可用相应的二进制代码表示。如图4-24(b)所示，若编码盘沿顺时针方向转动，就可依次得到0000，0001，0100，…，1111的二进制输出。
用图示二进制代码做的编码盘，由于编码盘制作方面的误差以及由于电刷的安装不准确，有误差，个别电刷微小地偏离其设计位置，将造成很大的测量误差。

图 4-24 编码盘

图4-25四位二进制编码盘展开图
图4-25是图4-24的4位二进制编码盘的展开图。当电刷在图4-25(a)所示位置时，该读数应是由1011向1100过渡。
若各电刷严格保持在一条直线上且编码盘制作无误差，读数也就无误差；若电刷安装不准或编码盘制作有误差，如电刷安装位置如图4-25(b)中白色所示，则读数可能会由1011先到1000，再到1100。类似于这种情况，对于4位二进制编码盘，由于电刷错位会产生从0(0000)到15(1111)之间的读数误差，一般称这种误差为“非单值性误差”。消除这种误差有两种方法。一种方法是采用双电刷，即在编码盘的不同位置上分别安装一组电刷，并且当一组电刷位于过渡线上时，另一组电刷一定位于两个过渡线中间。这样，根据两组电刷的空间位置和测得的编码值进行比较判断，可推算出正确的测量值。另一种方法是采用特殊代码即循环码。图4-26表示的是一个4位二进制循环码的光电

图4-25二进制循环编码盘
 
 
编码盘，循环码是无权码，其特点为相邻两个代码间只有一位数变化，即“0”变为“1”或“1”变为“0”，这样，由于电刷安装不准确而产生的误差最多不超过一个编码单位，故误差大大减小。4位二进制编码盘的一个编码单位所对应的角度为360°／16=22.5°。