實(shí)際電路中，M信道對(duì)應(yīng)的差分信號(hào)為sin_PMNM；N碼道對(duì)應(yīng)的差分信號(hào)為sin_PN，NN；S碼道對(duì)應(yīng)的差分信號(hào)為sin_PS，sin_NS；M,N,S信道差分信號(hào)的表達(dá)式分別如式(4)，(5)，(6)所示。

3細(xì)分技術(shù)

編碼器主碼道采用電子細(xì)分技術(shù)獲取高分辨率精碼。正弦信號(hào)的質(zhì)量決定了最大分辨率和系統(tǒng)精度。為了實(shí)現(xiàn)更好的插值，識(shí)別相關(guān)信號(hào)誤差和對(duì)其補(bǔ)償是重要的。典型的誤差源包括正余弦信號(hào)的零點(diǎn)偏移（OS和OC）；正余弦信號(hào)（幅值A(chǔ)S和AC）之間變化的敏感度；正弦和余弦信號(hào)之間的相移為偏離90°（φSERR、φCERR），傳感器的特性曲線的非線性（正弦外形偏差FSIN、FCOS）。總體來(lái)說(shuō)，角度能在一個(gè)周期劃分中通過(guò)正余弦信號(hào)的商的反正切計(jì)算出來(lái)。根據(jù)公式(11)有：

因此，編碼器需要有幅值補(bǔ)償、相移補(bǔ)償和零偏補(bǔ)償能力。實(shí)際電路中通過(guò)復(fù)雜的可編程校準(zhǔn)電路補(bǔ)償后，幅值誤差低于0.33%，零偏誤差低于0.2%，相移誤差低于0.22?（相對(duì)于Vpp）。

4通信接口

編碼器采用BiSS‐C數(shù)字接口，BiSS‐C是一個(gè)高速、安全的同步串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)，它可以將傳感器的數(shù)據(jù)傳回主端口，并以雙向通訊方式將傳感器的參數(shù)從傳感器的寄存器中讀出或?qū)懭?，BiSS‐C接口的硬件與SSI接口兼容。其基本時(shí)序如圖3所示：

BiSS‐C采用標(biāo)準(zhǔn)RS‐422電氣規(guī)范，需要時(shí)鐘、數(shù)據(jù)兩路信號(hào)；BiSS‐C采用總線延遲補(bǔ)償技術(shù)，確保長(zhǎng)距離高速通信可靠性。BiSS‐C的典型通信應(yīng)用距離可以達(dá)到10米10MHz，25米5MHz。BiSS‐C協(xié)議幀的初始時(shí)鐘用于啟動(dòng)編碼器內(nèi)部采樣電路，采樣后的信號(hào)經(jīng)過(guò)補(bǔ)償和游標(biāo)解算形成絕對(duì)值編碼。絕對(duì)值編碼在同步時(shí)鐘的觸發(fā)下，向數(shù)據(jù)線移出。絕對(duì)值編碼生成時(shí)刻與初始時(shí)鐘發(fā)出時(shí)刻同步并且時(shí)間偏差小于1.25us（不考慮線路因素）。這就為控制器的算法優(yōu)化提供了很好的技術(shù)保證，BiSS‐C數(shù)字接口的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在需要高速、高增益控制指標(biāo)的系統(tǒng)中更加明顯。

5系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

一個(gè)完整的絕對(duì)式編碼器由光源、碼盤(pán)、狹縫、光電接收陣列及解碼電路構(gòu)成。解碼電路包括6路獨(dú)立的差分增益放大器，每條碼道有2路相位相差90°的正弦信號(hào)，由硬件完成零偏補(bǔ)償。補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)入A/D進(jìn)行量化，由軟件完成采樣值的幅值匹配補(bǔ)償和相移補(bǔ)償。校正后的測(cè)量值接近理想正弦，通過(guò)反正切變換，獲得相位角。通過(guò)游標(biāo)解算，最終獲得編碼器的絕對(duì)位置。圖4絕對(duì)式編碼器結(jié)構(gòu)框圖

6結(jié)論

本文提出了一種基于三碼道游標(biāo)編碼的絕對(duì)式編碼器。三碼道游標(biāo)編碼具有刻劃簡(jiǎn)單、便于裝調(diào)，分辨率高，適于產(chǎn)業(yè)化推廣等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)編碼原理進(jìn)行了說(shuō)明，并給出了編碼過(guò)程；對(duì)細(xì)分電路進(jìn)行了說(shuō)明，給出了誤差公式，對(duì)數(shù)字通信接口進(jìn)行了說(shuō)明；給出了編碼功能框圖，實(shí)踐證明通過(guò)相位調(diào)制，有效提高了碼盤(pán)的編碼密度，減少了碼道數(shù)量，從而對(duì)實(shí)現(xiàn)絕對(duì)式編碼器的小型化應(yīng)用有重要意義。

【1】葉盛祥光電位移精密測(cè)量技術(shù)[M].成都.四川科學(xué)技術(shù)出版社，2003

【2】GeorgeEllis控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南:第3版[M].北京.北京電子工業(yè)出版，2006

【3】劉長(zhǎng)順、王顯軍、韓旭東等；八矩陣超小型絕對(duì)式光電編碼器[J].光學(xué)精密工程，2010,18(2),326‐332.

【4】楊鵬;艾華;劉長(zhǎng)順；超小型準(zhǔn)絕對(duì)式編碼器的研制[J];光電工程;2008,35(12)141‐144

【5】陳赟、趙興國(guó)；單圈絕對(duì)式光電軸角編碼器的研究;光子學(xué)報(bào);2008,12

【6】光電編碼器技術(shù)匯編[M];長(zhǎng)春第一光學(xué)儀器廠

【7】JoachimQuasdorfPosition/Presence/ProximityTheVernierScaleGoesDigital[J];

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January1,2009