如何进行编码器测量

要进行编码器测量，您需要一个称为计数器的基本电子组件。基于其几个输入，基本计数器会发出一个值，该值表示所计数的边沿数量（波形中从低到高的跳变）。大多数计数器具有三个相关输入-门，源和上/下。计数器对在源输入中注册的事件进行计数，并根据上/下线的状态，增加或减少计数。例如，如果上/下线为“高”，则计数器递增计数；如果为“低”，则计数器递减计数。图3显示了计数器的简化版本。

图3.计数器的简化模型

编码器通常需要连接到仪器的五根电线，并且根据编码器的不同，这些电线的颜色也会有所不同。您可以使用这些电线为编码器供电并读取A，B和Z信号。图4显示了增量编码器的典型引脚分配表。

图4.增量编码器引脚排列

下一步是确定应在何处连接这些导线。考虑到上述计数器，信号A连接到源极端子，使之成为从中计数脉冲的信号。信号B连接到上/下端子，您可以将+5 VDC和接地信号连接到任何电源-在大多数情况下，数据采集设备卡中的数字线就足够了。计算完边缘后，您需要考虑的下一个概念是如何将这些值转换为位置。边沿计数转换为位置的过程取决于所使用的编码类型。共有三种基本的编码类型：X1，X2和X4。X1编码图5显示了一个正交周期以及X1编码的结果增量和减量。当通道A领先于通道B时，增量发生在通道A的上升沿。当通道B领先于通道A时，减量发生在通道A的下降沿。

图5. X1编码

X2编码对于X2编码，行为相同，只是计数器在通道A的每个边缘上递增或递减，这取决于哪个通道领先于另一个通道。每个周期导致两个增量或减量，如图6所示。

图6 。 X2编码

X4编码对于X4编码，计数器在通道A和B的每个边缘上类似地递增或递减。计数器是递增还是递减取决于哪个通道领先于另一个通道。每个周期导致四个增量或减量，如图7所示。

图7. X4编码

一旦设置了编码类型并计算了脉冲数，就可以使用以下公式之一转换为位置：旋转位置旋转量为其中N =编码器每转一圈产生的脉冲数x =编码类型对于线性位置排量为其中PPI =每英寸脉冲数（每个编码器特定的参数）

将编码器连接到仪器

在本节中，以使用NI cDAQ-9178机箱和NI 9401 C系列数字量I / O模块为例。使用其他测量仪器或设备时，此过程类似。

图8. NI cDAQ-9178机箱和NI 9401数字量I / O模块

所需设备：

NI CompactDAQ机箱NI 9401八通道，5 V / TTL高速双向数字I / O模块24脉冲/转旋转正交编码器

NI 9401具有一个DSUB连接器，可为八个数字通道提供连接。每个通道都有一个数字I / O引脚，您可以将数字输入或输出设备连接到该引脚。在机箱的任何插槽中均可访问CompactDAQ机箱的四个计数器。如果使用的是cDAQ-9172，则只能通过插槽5和6来访问其两个计数器，因此请将9401插入插槽5。图9显示了此配置的引脚，表1显示了默认的计数器端子。

图9. NI 9401引脚分配（插槽5）表1.默认计数器终端

根据这些规范，导线A连接到引脚14，导线B连接到引脚17，“ 5 VDC电源”连接到设置为“高”的任何未使用的数字线路，“接地”连接到任何COM端子。开始查看您的测量现在，您已将编码器连接到测量设备，可以使用NI LabVIEW图形化编程软件将数据传输到计算机中以进行可视化和分析。表1显示了在LabVIEW编程环境中显示边沿计数和相应位置增量的示例。

图10. LabVIEW前面板显示测量结果