【经验】相位阵游标编码器的原理及设计方法

时间： 2018-05-08 来源：世强

技术问答

游标编码器的设计灵感来源于游标卡尺。游标卡尺由主尺和游标两部分构成，通过主尺和游标的位置读出读出游标差。那么进行逆向思考，如果已经知道游标差，也就可以推算出游标刻度对齐位置与主尺刻度位置。

游标编码器芯片，也叫光电池，目前常用的如PN2624，广泛应用于伺服电机绝对值编码器的设计。KODENSHI作为光电产品的市场领导者，针对光电编码器市场应用，提供了多种规格的发光管、光电池、光电一体化模块、分立元件、光电IC等。其中，针对PN2624，KODENSHI开发了可与之pin to pin替换的光电池PICA4334。PICA4334所有管脚都是模拟输出，外形图如下：

图1：PICA4334实物图

在游标式编码器设计中，有一个主码道（n分度）和一个游标码道（n-1）分度，这两个码道被设计成永远只有在一个位置刻度上对齐——零位对齐。在编码器上任意角度读取窗口，只能看到在一个当前角度的测量值，主码道测量值与游标码道的测量值，比较这两个测量值可以获得游标码道与主码道的相位差，以此计算出游标差的倍数，并以此推算出这个角度位置与零位（游标刻度对齐）的绝对值距离。换算过程为，主尺与游标的传感信号强度差→相位差→游标差→主刻度位置→绝对值位置。原理如下图所示。

图2：游标差值原理图

游标式编码器在设计时难度在于信号强度与两个码道在零点上的对齐必须被严格控制确保精度。光电池PICA4334的码盘设计示意图如下：

图3：码盘设计示意图

在编码器的使用中，测量的角度是在高速旋转中同步的。KODENSHI PICA4334同步并行采集3个码道的六个正弦或余弦信号，并将此6个模拟量信号以并行处理的方式AD转换、相位计算、推算出游标差与绝对值位置。

图4：PICA4334三码道示意图

游标编码芯片对于很多读者来说是比较陌生的概念。本文介绍了游标编码器的原理，并基于KODENSHI PICA4334，介绍了相位阵游标式编码器设计概况。如果您对此有兴趣或仍有问题可以联系世强400-887-3266。

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用户21489504 Lv3. 高级工程师 2018-06-19

感谢分享
LouBing Lv7. 资深专家 2018-05-08

很好的经验分享，感谢

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型号- SCQ,KEL-5315C,KE2N23F-XX,SEL3528-01,SST553R-01,SPDI441 - 30F,SST553R-02,SHB- XX - 5780 - 01,ST-1MLA,ST-1MLB,SEL388-01,SEL755-01,SCL-100-5780,SIR801,ST809-14-5780,SIT303-DR,SST433R-10,R123V-7I2,R123V - 712,SP-1ML,SEP,HPI6FER2(H),SPDA992 - 05,SP - 1KL,SEP W,SEP Z,SGL324-02,R203V-7CL,SPDA-BD,SHB-100-5780-01,ST806-09-5780,SML766L - 01,SRM603LM2M-2,SG-105LF,KEL - 1ML2,SPDE52-J,SST388 - 01,SFL- XX-5780,SIS-ED04(ST),SHB-XX-5780,SIC553-03,SIC553-04,SPDI753R - 01,SIC553-01,SRV1206-04,SIC553-02,EL - 1CL3,SIS-PT12(ST),SPDI488 - 01,ST815-28-5780,SIS - PT12(ST),SP - 1ML,SST533R - 03,CL-1KL3,SST533R - 04,SIT512-C1,SBL60-5780,CL-1KL7,SML955 - 03,SML766L-01,SML955 - 04,SIT512-CM,ST812-20-5780,SPDI752 - 01K,SIT401P,SST324R - 02,SPDI441R-16F,SPN-S6DN2,SIA101,SIT206F,SIR-SD5,SIM304,SPN-S6TN1,R903V - 7CL,SST533R - 02P(T),SPDI433-01,EL-1KL5,ORD1S06,SPDI488-01,EL-1KL3,CL-203,SBV533-06,ST-1CL3H,SHB-XX-5780-01,SFIC553 - 02,SIS - PT19,CL-207,SFIC553 - 01,CL-209,SIS - PT18,SIS - PT24,SIC553S-04,SIS - PT20,SCG01-F68,SHB-150-5780,KEL - 1KL2,SBV5073-01,SRV0805-01,CL - 1KL7,SUV455 - 03,SCL-150-5780,CL - 1KL3,SST655-01T,SML955 - 11,KIT2011S,SIC433 - 02,SML955 - 11T1,SPDI754R-01,CL-211,SIS - ED03(ST),SST655 - 01T,SPDI754R-02,SIS-ED03(ST),KEL - 5315C,SPDI752-01,SBL- XX-5780,KCL - 203HL,SG-105F6,SST331,SRM603LM2M - 2,SHB- XX-5780,SPDI533 - 01,EL-1K3,SFL- XX - 5780,SIT205-01,SEL753 - 03,SIC401L,SST323R - 04L,SST433R - 10,SST334 - 02,SIC401D,SST334 - 01,ORA1S01,SST5003,SST5001,SST323R - 04,SP-1CL3,SST3315R4,SPDI441R-25F,SBL- XX - 5780,SWL5050 - 03,SCL555 - 01,SPIC1206-01,SUV455C - 01,HP202G,SIS-ED06(ST),SIT303-01,SE302F- ZXX,SPT334R-01,ORA2S01,SIC502D-E,SPD27- 2CK,SPL3012-50-5780,SPDI752 - 01,SST0603R-02,SML655L-01,PC-17K1C,SPLXXXX-XX-5780,SPDI441-30F,SIT512-C,SST323R-04L,ORD1M13,SPS119EL1,PC-17K1,SEL753-03,SIC302D,SIR - SD5,SIS - PT06(ST),SRV955 - 04,SG - 105F6,SEL323-04,SD202,SD201,SPDI752-01K,SDS1A015-02,SSD-57,SEL388 - 01,STE01-01S,SEL334-01,SEL334-02,PC-17L1,CL-1CL3,SEL334-03,SHB- XX-5780-01,SPL6060-50-5780,SIC301D,SIC204F,CL - 211,SST553R - 01,SST553R - 02,ST-1KB,SIT511-C,SST854R-01,SPL6012-70-5780,ST-1KLB,SF-14B,SF-14A,ST-1KLA,SIT210,SFCV5050 - 05,SIT2A082,CL - 207,SEL533-04,SIR765-02,SST955R-02,KEEN5001A,SST955R-01,SEL533-02,SEL533-03,CL - 203,SST553 - 02,SEL533-06,SFCV5050-05,SEL554-1ML2,SEL554 - 1ML2,SEL5003,SP - 1CL3,SG - 105,SIS-PT20,SUVM375 - 01,SCA02-W713,SIS-PT24,SEL5001,CL - 209,SPIC1206 - 01,SRV955-04,SST662-01,SST753R-01,SIS-ED20,SEPFA,SIT510-C,SEL324-02,SIS-PT18,SPDI441R-30F,SIS-PT16,SIS-PT19,SPDI441 - 25F,ORA1L03 - J5,SIT311,SIS-PT12,SEL755 - 01,OEA - 01,SST755-01,SIS-PT07,SIT208,SIS-PT04,SIS-ED18,SIS-PT05,KST-1KLB,SIT205,SIS-PT08,SIT207,SPDI754 - 03,SST755-02,ST-1KL3A,ST-1KL3B,SPDI542R,SIS-PT03,SIT506F-A,SEP07-Z36L,SPS-11AP,SCM02-B38,STE,SEL323 - 04,SIC507D,SST324R-02,SBL-XX-5780,SML955-11,SPS-12CU,SIS-ED05,SPDI433 - 01,SIS-ED07,SST533R-04(N),SIS-ED04,SHB-200-5780,SPDI441R - 30F,SIS-ED03,SFIC553-01,SF-10B,SFIC553-02,SF-10A,KEL-1ML2,SST854R - 01L,SST533R - 04(N),SEL854-01L,SIC506L,SPDI552-01,SPDI552-02,SST334-02,SST334-01,SHB- XX - 5780,SPDI752R - 03,SHB-200-5780-01,SPDI752R - 04,KEF252500CB,SPDI752R - 02,EL-1CL3,SIT307,KE2N26F- ZXX,SIT204F-02,SIT204F-01,SIT304,SPDI542R - F4,SST533R-01,SIT303,SIT306,SF-11A,SST533R-03,SIT305,SF-11B,SIT302,SPN-B6TN1,KE2N19F-XX,SML955-11T1,SST553-02,KE2N19F - XX,SIS-PT16(ST),SIS - ED06(ST),SST533R-04,SIT509,SEP FA,SIT516,SPS119ED1,SPN - B6CA,SIT515,SF-12B,SIT514,SF-12A,SIC801D,SST533R-02P(T),SE302F-ZXX,ORA1M04,SIC504L,SCL334 - 02,SEL533 - 04,SPDE52 - J,ORA1L03-J5,SEL533 - 06,SPDI955R - 02F,SBV5073 - 01,R203V - 7CL,SEL533 - 03,SEL533 - 02,SST955 - 01,SPDI533R-02,SF-13A,SF-13B,EL - 1KL5,SIT401,SML655L - 01,SIC503L,SIC433-02,SUV455C-01,SST0603R - 02,ST812-XX-5780-01,SE201,SIT612,SST323R-04,SEL553-02,SEL553-03,SEL323-04L,KEL-1KL2,SPDI441-25F,SFL-80-5780,SIC502D,SPD994 - 02,SST955-01,S42B8,R903V-7CL,SPS - 12CU,SIT506,SIT505,SIT508,SPS - 11AP,SIT501,SIR201,SPDI754 - 03S,SIC501L,KIR-5105J,SG - 105LF,SPDI754-03S,SIC501D,SBV0805 - 01,SEL331,SIA201R,KE2N26F-ZXX,SPT334R - 01,SICD01L,R123V-712,SUV455-03,SGV0603 - 03,SFL-100-5780,SML955-04,SML955-03,SGL324 - 02,SIC209D,SCG01 - F68,SCL-200-5780,CL - 1CL3,SIT604,SEL955-02,SEL955-03,SIT601,SIT602,SEL854 - 01L,SPDI441R - 25F,SPD27-2CK,SRV0805 - 01,SIR765 - 02,SE302F - ZXX,SST753R - 01,SIS - PT04,SIS - PT05,SST662 - 01,SIS - PT03,SEL3315,SEL553 - 03,SEL553 - 02,SIS - ED18,SHB-100-5780,KIR5105J,SIR501G,KE2N23F - XX,SDS1A015 - 02,EL - 1K3,KIT3025S,SWL5050-03,SIS - PT08,SCM02- B38,SIS - PT07,KE2N23F- XX,SIS - PT16,SEL324 - 02,SEP08-W18-2PL,SIS - PT12,KEF302500CB,ST8XX-XX-5780,SIS - ED20,SPDI542R-F4(J),SUVM375-01,SPN - S6TN1,SEL323 - 04L,SST854R-01L,KDT - 6315A,SEL334 - 01,SEL334 - 02,SPDA992-05,SEL334 - 03,SPDI533R - 02,SFL-XX-5780,SPN - S6DN2,SPDI753R-01,OEA-01,SBL-60-5780,SPDI441R - 16F,SIS-PT06(ST),SG-105,SIR501 - C,KIT3035S,SIS - ED04(ST),SST955R - 01,SIR501-C,SCA02 - W713,SF-11,SF-12,SST955R - 02,SBV0805-01,SF-10,SEL955 - 02,SF-13,SEL955 - 03,SF-14,SIS - ED0

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KODENSHI（可天士）主要生产发光二极管、受光二极管、三极管、光电池、Encoder模块、光耦、红外遥控接收头、光电IC、IrDA、PDIC、光通讯产品、汽车电子产品等产品。其高精度、高灵敏度的一体化编码器模块（AB相位阵技术）、粉尘传感器、材质传感器，产品性价比高、可定制化，在编码器、颗粒物检测、材质检测方面的应用表现亮眼。

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