【经验】REP-AVAGO RA48光电编码器抗干扰设计指导

时间： 2020-02-11 来源：世强

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光电编码器是一种集光、电、机为一体的转速/位置传感器,具有精度高、响应快、性能稳定等优点，光电编码器可以测量行程、位置、转速的物理量，经常使用在伺服控制系统中。向各位工程师推荐是REP-AVAG品牌的光电编码器RA48，是一款6通道空心轴增量式编码器，其具有2路正交输出信号，3路换向信号UVW，分辨率高达2500个脉冲，最大响应频率可达200kHz，最大转速为4800rpm，最大消耗电流为120mA （空载）。具有性能优异，且功耗较低，可以外置MCU来实现信号处理和容错设计。

图1. RA48 光电编码器的伺服系统框图

光电编码器RA48在测量过程中，通常有A、B、Z三相输出。每转一周，A相和B相输出固定数目的脉冲，Z相输出一个脉冲。当光电编码器RA48正向旋转时候，A相比B相超前90度，当反向旋转时候，则反之。那么光电编码器RA48输出波形如图2。

图2. 光电编码器RA48的6通道输出波形

在伺服控制系统中，光电编码器RA48所在的工作环境往往是复杂的。比如会有机械振动、灰尘等干扰，这些干扰导致光电编码器RA48输出不准确，比如，当光电编码器RA48正转时候，由于振动使得光电编码器RA48反转了不到一个脉冲宽度，之后又继续正转。如图3。机械实际角度输出只有2个脉冲，但是光电编码器RA48输出却有4个脉冲宽度。

图3. 光电编码器RA48受到振动干扰输出波形

在伺服控制系统中，一个振动引起的干扰脉冲宽度是比正常输出的脉宽小很多的。那么在机械引起光电编码器RA48振动，实际上就是光电编码器RA48往返摆动，这个过程特征是光电编码器RA48旋转方向的改变。

在伺服控制系统中，MCU通过引脚去接受光电编码器RA48的输出脉冲信号。其实这种干扰解决办法就是做容错算法。

首先，定义一个字节作为编码器的转动方向，0代表初始位置，1代表反转，2代表正转。

其次，定义两个位代表A相和B相的状态，0代表初始化，1代表高电平状态，2代表低电平状态。

第三，定义一个位代表脉冲标志位，0代表初始化，1代表编码器转动了1/2个周期。

在MCU的算法中，根据光电编码器RA48脉冲的上升沿和下降沿来判断一个周期。比如A相在10次检测中，有6次或者以上出现高电平，则代表A相状态为高电平，负责为低电平。如果编码器中没有发生干扰，再判断脉冲标志位状态，若为1，则脉冲计数反转加1，并且脉冲标志清0；若为1，直接设置脉冲标志位1。如果光电编码器RA48发生了干扰，则直接将脉冲标志位清0，同时清除该干扰标志位。

工程师可以根据上述思路来优化MCU中的算法，使得光电编码器RA48来适合伺服控制系统的工作环境，体现出光电编码器RA48优越的性能。

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terrydl Lv9. 科学家 2020-02-12

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