编码器元件工作原理及其应用电路

编码器的应用电路（一）

如图所示。

图：参考应用电路图

编码器的应用电路（二）

用单片机实现编码器VD5026的软件设计与应用

VD5026-4的每组串行数据输出波形由同步脉冲、12位加密地址（和控制数据）及1位停止位组成。编码脉冲输出顺序为AO～A7、A8/DO～All/D3，每组串行数据输出至少4次。掌握了串行数据的输出格式及其数据的校验方式、脉冲周期、脉冲的占空比及其对应的数据关系后，按编码脉冲输出的要求编写应用程序，使单片机实现编码器的功能。模拟编码器程序框图如下图所示。

用该技术设计的红外遥控键盘，已应用于“彩色遥控监视系统”上。遥控键盘原理如下图所示。

本电路采用单片机AT89C2051，是一种高性价比单片机，器件采用80C31内核，指令系统和引脚与MCS-51TM全兼容。内有2KB可重复编程闪烁存储器，编程次数可擦／写1000次，数据保存10年。

解码器VD5027有4位数据输出，可译出16个状态，满足3×4键盘要求。

单片机查询到有一键按下，便产生与此键值对应的编码脉冲。该编码脉冲信号用38kHz脉冲信号进行调制，通过发射管（SE303A）发射出去。红外接收二极管（PH302B）将接收到的红外信号变为电信号，经红外遥控接收器CX20106放大检波后变为脉冲电信号。该信号再经整形放大后，还原为与该键值对应的编码脉冲输出，并送到解码器VD5027的14脚DIN输入端。

当VD5027接收到第一串编码脉冲信号时，若其与VD5027所设的地址完全一致，则将传送来的DO-D3四位数据码送入寄存器（并由串行码变为并行码）。当第二串相同的编码脉冲信号到来时，再次经过核对。若地址无误，控制数据与第一次的相符，则VD5027中的逻辑控制电路发出一控制信号，将寄存器的控制数据打入锁存器并输出到VD5027的DO～D3端。同时，TV端由低电平变为高电平，表示解码有效。

主机收到有效解码信号后，读来自VD5027的输出数据DO～D3，译出键值的代码，执行相应操作。

1、编码器的分类

按产品结构分为：编码器元件和编码器组件;

按使用方式分为：旋转式和直线式;

按技术原理分为：接触式（电刷机械接触）和非接触式（含有：光学式、光电感应式、磁感应式、磁电感应式…）;

按工作原理分为：增量型和绝对型。

2、部分编码器元件产品（图一）

（图一：编码器元件）

3、编码器元件工作原理

本文将对增量型编码器和绝对型编码器的工作原理和应用进行介绍。

在编码器的本体（脉冲码盘）中预先根据不同的产品要求，制作金属导通区与塑胶绝缘区，导通区与绝缘区的角度、形状大小，决定着产品最终的信号输出形式。

3.1、增量型编码器

在旋转过程中，能输出二组或二组以上，有周期性变化并有相位时序差的编码器。

（1）产品特点：

a）可以360度旋转;

b）在旋转过程中，能够产生高、低电平周期性变化的输出信号，没有固定的起始点和终点;

c）能在任一位置停下或起步;

d）使用时，一般不注重停下位置的结果，只强调过程的信号变化。

（2）产品构造：

该产品主要由轴芯、本体、支架、定位片、接触刷等组成。

（3）输出信号：

通过旋转轴芯带动接触刷，产生通、断，输出二组或二组以上，有周期性变化并有相位时序差的脉冲信号。

a）输出二组信号时，一般分为：A相、B相，相位间的相位差为相互延迟1/4脉冲周期，根据通断的先后顺序，判断产品的旋转方向（信号递增或递减），如图二所示：

图二：二组信号方波

b）输出三组信号时，一般分为：A相、B相C相，通过三组信号的通断先后顺序（时间差）来判定信号的递增或递减，三组信号在导通的状态时互不相交，从而使成品的相位差相对变大。信号增减更易识别，更稳定，不易出现乱码，如图三所示：

图三：三组信号方波

（4）如何判断旋转方向及计数

根据脉冲信号的输出的特点，常用的判断方式有以下二种（详见图四所示）：

a）比较法

在一个脉冲周期内，A、B相可以用四种运动时序表示，正转时为：11、01、00、10;反转时为：11、10、00、01，把此输出值保存起来，与下一个A、B相输出值做比较，即可得出运动方向（如果A、B相输出11后输出01，则为顺时针;如果输出11后输出10，则为逆时针）。

这种方式对产品的要求较高，不易产生误码，但每次均需从11状态开始。

b）边沿触发

由高电平向低电平变化的瞬间称为下降沿，由低电平向高电平变化的瞬间称为上升沿。如果A相输出为下降沿时，B相出现一个高电平，这时为顺时针旋转;当A相输出为下降沿时，B相出现一个低电平，这时为逆时针方向旋转。长：15cm文字体如：switching小五号

（图四：比较法、边沿触发）

3.2、绝对型编码器

在每个定位处输出与位置相对应的二进制代码的编码器。

（1）产品特点：

a）产品上设定每个档位固定的信号输出方式，分别为0、1组合，应用此代码输出信号，可进行各种不同功能的设计;

b）正转、反转到同一档位时，输出的信号是一致的;

c）使用时，一般不考虑中间运动过程，只注重停止位置的输出信号。

（2）产品构造：

主要由轴芯、本体、支架、定位片、接触刷等组成。它与增量型旋转编码器的最大差异是本体接触片的形状。

（3）输出信号：

通过编码器的旋转运动，在停止位置产生出有规则对应的固定编码信号，如表一所示：

表一：绝对型编码信号

4、编码器的产品应用及一般应用电路

编码器元件应用领域有：功放、音响、调音台、汽车音响、对讲机、电台、鼠标、键盘、示波器、微波炉、电磁炉、洗衣机、空调等。