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ABZ编码器

1. ABZ编码器定义

ABZ正交编码器,是一种经典的双通道增量式旋转编码器。其核心工作原理基于A、B两路相位差为90°电气角的正交脉冲信号。当编码器轴旋转时,A相和B相会输出相同数量(即编码器的标称PPR值)的方波脉冲。这两路信号的关键在于其固定的相位关系:在正转(通常定义为顺时针)时,A相信号在相位上超前B相90度;反转时,则B相信号超前A相90度。通过检测A相边沿(如上升沿)时刻B相的电平状态,或使用专用的正交解码电路,即可精确判断旋转方向。

除了方向判别,通过对A、B脉冲进行计数,可以获得角位移和速度信息。在实践中,为了大幅提高分辨率,常利用A、B两相的上升沿和下降沿进行4倍频计数,使得一个PPR的编码器能产生4倍于其标称值的测量点数。例如,一个2500 PPR的编码器,经4倍频后,每转可输出10000个计数,从而实现更精密的控制。

Z相,又称零位或索引信号,是编码器每旋转一圈,在唯一的一个固定机械位置上产生的一个单脉冲。它的核心作用是提供一个绝对的物理参考点。系统在上电初始化或运行过程中,可以利用Z脉冲来复位累计位置计数器、消除长期运行可能产生的误差累积,或者与机械系统的原点进行对齐,从而建立可靠的绝对位置基准。

由于其结构简单、可靠性高、成本效益好,并兼具方向、位置和零位信息,ABZ正交编码器已成为伺服驱动、机器人关节、数控机床和各类自动化设备中实现闭环位置与速度反馈的最广泛应用传感器之一。

tip

核心逻辑就是:A/B相提供“走了多少步和朝哪个方向走”,Z相提供“这里是一圈的起点”

2. 原理

编码器轴每旋转一圈,A相和B相都发出相同的脉冲个数。

但是A相和B相之间存在一个90°(电气角的一周期为360°)的电气角相位差,可以根据这个相位差来判断编码器旋转的方向是正转还是反转,正转时,A相超前B相90°,先进行相位输出,反转时,B相超前A相90°,先进行相位输出。

编码器每旋转一圈,Z相只在一个固定的位置发一个脉冲,所以可以作为复位相或零位相来使用。

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