實際電路中，M信道對應(yīng)的差分信號為sin_PMNM；N碼道對應(yīng)的差分信號為sin_PN，NN；S碼道對應(yīng)的差分信號為sin_PS，sin_NS；M,N,S信道差分信號的表達(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。正弦信號的質(zhì)量決定了最大分辨率和系統(tǒng)精度。為了實現(xiàn)更好的插值，識別相關(guān)信號誤差和對其補償是重要的。典型的誤差源包括正余弦信號的零點偏移（OS和OC）；正余弦信號（幅值A(chǔ)S和AC）之間變化的敏感度；正弦和余弦信號之間的相移為偏離90°（φSERR、φCERR），傳感器的特性曲線的非線性（正弦外形偏差FSIN、FCOS）?？傮w來說，角度能在一個周期劃分中通過正余弦信號的商的反正切計算出來。根據(jù)公式(11)有：

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

4通信接口

編碼器采用BiSS‐C數(shù)字接口，BiSS‐C是一個高速、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。其基本時序如圖3所示：

BiSS‐C采用標(biāo)準(zhǔn)RS‐422電氣規(guī)范，需要時鐘、數(shù)據(jù)兩路信號；BiSS‐C采用總線延遲補償技術(shù)，確保長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)議幀的初始時鐘用于啟動編碼器內(nèi)部采樣電路，采樣后的信號經(jīng)過補償和游標(biāo)解算形成絕對值編碼。絕對值編碼在同步時鐘的觸發(fā)下，向數(shù)據(jù)線移出。絕對值編碼生成時刻與初始時鐘發(fā)出時刻同步并且時間偏差小于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)實現(xiàn)

一個完整的絕對式編碼器由光源、碼盤、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，由硬件完成零偏補償。補償后的信號進入A/D進行量化，由軟件完成采樣值的幅值匹配補償和相移補償。校正后的測量值接近理想正弦，通過反正切變換，獲得相位角。通過游標(biāo)解算，最終獲得編碼器的絕對位置。圖4絕對式編碼器結(jié)構(gòu)框圖

6結(jié)論

本文提出了一種基于三碼道游標(biāo)編碼的絕對式編碼器。三碼道游標(biāo)編碼具有刻劃簡單、便于裝調(diào)，分辨率高，適于產(chǎn)業(yè)化推廣等優(yōu)點。本文對編碼原理進行了說明，并給出了編碼過程；對細(xì)分電路進行了說明，給出了誤差公式，對數(shù)字通信接口進行了說明；給出了編碼功能框圖，實踐證明通過相位調(diào)制，有效提高了碼盤的編碼密度，減少了碼道數(shù)量，從而對實現(xiàn)絕對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)計指南:第3版[M].北京.北京電子工業(yè)出版，2006

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

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

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

【6】光電編碼器技術(shù)匯編[M];長春第一光學(xué)儀器廠

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

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January1,2009