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发表于：2005-11-30 15:50:00

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绝对式编码器特点和应用
作者：姜燕平

摘要：本文简要介绍绝对式编码器应用特点和接口方法，其中重点介绍产品通信协议和硬件接口电路以及专用的接收芯片AU5561应用方法。

概念
***是旋转编码器的专业生产厂家，主要生产增量式和绝对式编码器。增量式是编码器轴每转过一个单位，编码器就输出一个脉冲，故称之为增量式，英文叫做Increamental；绝对式编码器则是以某一点为参考原点，数据线始终输出编码器轴的当前位置偏离原点的数据信息，是称绝对式，英文叫做Absoulute。比如，一款10位BCD码输出的编码器
分辨率为360C/T，那么每个单位对应1°，如果轴偏离原点一个单位，也就是处在1°的位置，那么输出00 0000 0001，如果偏离50°，也就是在50°的位置，那么输出就是00 0101 0000。绝对式编码器总是输出当前位置信息。

     分类
      多摩川绝对式编码器型号齐全，从输出信号的编码方式来分类的话，有BCD码、GRAY码和纯2进制码（PB）输出；从输出方式来划分的话并行输出和串行输出；从分辨率来划分的话有从8位到33位不等。用户可以根据自己的需要进行选择。

    输出电路接口
对于分辨率不是很高的绝对式编码器来讲，一般适合采用并行输出，这样接口电路简单，而且通信速率高。采用并行输出的编码器输出回路主要有集电极开路（如图1所示）和射极跟随（如图2示）两种方式。集电极开路输出模式用户端需要加接上拉电阻，如图1中虚线所示；射极跟随模式下，则应加下拉电阻，如图2中虚线所示。
      输出数据线对应从1、2、2²…2ⁿ的数据位，用户只需从数据线直接读取编码器数据即可。
                        图1                                    图2
      并行输出因为占用的数据线太多只被低分辨率的编码器采用，而高精度的编码器多不采用并行输出，而一般采用串行输出，以节省输出线。多摩川提供专用串并行转换芯片，用户可依照通信协议对其进行编程，将串行输出的编码器数据转换为并行输出，用户从转换芯片的输出端读取编码器位置数据。

多摩川公司的转换芯片有AU5561和AU5688两款，可以支持所有多摩川生产的串行输出的绝对式编码器的解码。
      图3所示是编码器和AU5561转换芯片之间的接口电路，串行输出的绝对式编码器内部多采用ADM485或类似芯片作为输出，因此在用户端的解码板上需要采用和ADM485兼容的芯片，作为与转换芯片的中间接口电路。图4是整个的系统接口电路图，从图中可以看出，芯片共可输出40位，用户可以根据自己的CPU选择通讯模式， 16位、32位单片机或DSP模式。用户可以从用户数据总线上读取编码器数据。该芯片可以作为TS5647、TS5648、TS5667、TS5668、TS5669等型号的编码器转换用。采用该电路，波特率为2.5MB/S。比较适合在高速实时控制场合使用。
图3图4

图5所示是另一款转换芯片AU5688转换芯片的时针电路，R1为1MΩ，C1、C2为10PF，晶振频率8M。
该型编码器采用26LS31芯片作为输出级，因此在用户端的解码板上需要采用和26LS31对应的芯片，比如26LS32作为与转换芯片的中间接口电路。芯片共可输出16位数据线，低12位是单回转，高4位是多回转。用户可以从用户数据总线上读取编码器数据。采用该电路，波特率为2.5MB/S。比较适合在高速实时控制场合使用。

图5

图6是TS5643N50等编码器和转换芯片之间的接口电路。用户可以通过自己的CPU等控制器下发请求信号，编码器的输出数据通过26LS32送解码芯片转换后再经过AU5688转换为并行输出的数据，供用户读取。

图6

图7是TS5643N353等编码器和转换芯片之间的接口电路。编码器信号的进出都经过AU5688芯片，输出数据都是16位， 12位单回转，4位多回转。

图7

绝对式编码器应用特点

旋转增量式编码器转动时输出脉冲，通过CPU计数来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，否则计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有报错后才能知道。
　　　　
　　比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到传动马达响声，这就是CPU在找参考零点，然后才工作。
　　　　
　　这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了绝对编码器的出现。
　　　　
　　绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道马达位置，什么时候就去读取它的位置，不需要象增量式编码器那样去计算。甚至编码器带有备用电池这样，断电后编码器也能记忆断电前的位置信息，大大的提高了使用绝对式编码器的安全性和可靠性。
　　　　
　　由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。其中最主要的就是应用在高精度的数控机床和伺服系统里面。

目前，多摩川已经推出最高达到36位的绝对式编码器，其中单回转20位，多回转16位。最大响应频率可以达到52MHZ。可以真正实现高速高精度实时控制。
　　
　  此外，在有些大功率的伺服马达上，由于初始化时用普通增量式编码器测位置误差较大，所以适合用绝对值加增量式编码器找磁极位置，这样可以大大的提高其输出力矩，目前多摩川也已经推出混合式编码器。
其增量式输出A、B、Z三相，绝对植输出24位，11单回转， 13位多回转，能极大的提高伺服马达初始化时的定位精度。

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