1. 概述
EPC－755A是美國(guó)ENCODER PRODUCTS公司生產(chǎn)的微型光電編碼器，具有重量輕、體積小、耐碰撞、易安裝等優(yōu)點(diǎn)，其直徑和長(zhǎng)度均為1.5英寸，采用能保證多年可靠工作的金屬結(jié)構(gòu)，具有多種靈活的安裝方式，能大大降低安裝成本。該光電編碼器輸出為雙通道正交信號(hào)，具有校正基準(zhǔn)信號(hào)，可方便地實(shí)現(xiàn)雙向計(jì)數(shù)。EPC－755A光電編碼器的主要性能參數(shù)如下：
●輸入電壓：5～28VDC（最小4.75V，最大28.0V）；
●輸出電流：最大100mA；
●輸出信號(hào)：2路計(jì)數(shù)脈沖，1路基準(zhǔn)脈沖；
●基準(zhǔn)信號(hào)：每圈輸出1個(gè)脈沖，中心與通道A波形重合；
●測(cè)量范圍：最大可測(cè)旋轉(zhuǎn)速率為7500轉(zhuǎn)/分；
●工作溫度：最高可達(dá)100℃；
●頻率響應(yīng)：100kHz,最高200kHz；
●分辨率：最低1個(gè)脈沖/圈，最高6000個(gè)脈沖/圈，中間有55種分辨率可供選擇；
●安裝方式：柔性方式，伺服方式，法蘭盤方式；
●使用壽命：平均10萬小時(shí)；
●重量：柔性100克，伺服90克；
●轉(zhuǎn)軸方向：雙向；
●工作精度：兩圈間誤差≤±0.01°。
2. 輸出電路與輸出信號(hào)
EPC－755A光電編碼器系列有各種不同類型的輸出電路可供選擇，其輸出電路類型有：帶上拉電阻的NPN型，集電極開路NPN型，推挽輸出型，差分輸出型，如圖1所示。帶上拉電阻和集電極開路型的最大灌電流輸入為100mA；推挽輸出型的最大輸出電流為50mA；差分輸出型，當(dāng)輸入電壓為5VDC時(shí)，其輸出滿足RS－422要求。圖2給出了光電編碼器的輸出信號(hào)，對(duì)于差分輸出型有六個(gè)通道輸出信號(hào)A、A、 B、 B、 Z、 Z，其它類型有三個(gè)通道輸出信號(hào)A、B、Z。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A輸出波形超前通道B波形90°；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A輸出波形遲通道B波形90°；光電編碼器每旋轉(zhuǎn)一圈，輸出一個(gè)基準(zhǔn)脈沖，基準(zhǔn)脈沖的波形中心對(duì)準(zhǔn)通道A輸出的波形中心。
3. 實(shí)際應(yīng)用
EPC－755A光電編碼器具備良好的使用性能，在角度測(cè)量、位移測(cè)量時(shí)抗干擾能力很強(qiáng)，并具有穩(wěn)定可靠的輸出脈沖信號(hào)，且該脈沖信號(hào)經(jīng)計(jì)數(shù)后可得到被測(cè)量的數(shù)字信號(hào)。
因此，我們?cè)谘兄破囻{駛模擬器時(shí)，對(duì)方向盤旋轉(zhuǎn)角度的測(cè)量選用EPC－755A光電編碼器作為傳感器，其輸出電路選用集電極開路型，輸出分辨率選用360個(gè)脈沖/圈，考慮到汽車方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)是雙向的，既可順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，也可逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，需要對(duì)編碼器的輸出信號(hào)鑒相后才能計(jì)數(shù)。圖3給出了光電編碼器實(shí)際使用的鑒相與雙向計(jì)數(shù)電路，鑒相電路用1個(gè)D觸發(fā)器和2個(gè)與非門組成，計(jì)數(shù)電路用3片74LS193組成。
當(dāng)光電編碼器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A輸出波形超前通道B輸出波形90°，D觸發(fā)器輸出Q（波形W1）為高電平，Q（波形W2）為低電平，上面與非門打開，計(jì)數(shù)脈沖通過（波形W3），送至雙向計(jì)數(shù)器74LS193的加脈沖輸入端CU，進(jìn)行加法計(jì)數(shù)；此時(shí)，下面與非門關(guān)閉，其輸出為高電平（波形W4）。當(dāng)光電編碼器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A輸出波形比通道B輸出波形延遲90°，D觸發(fā)器輸出Q（波形W1）為低電平，Q（波形W2）為高電平，上面與非門關(guān)閉，其輸出為高電平（波形W3）；此時(shí)，下面與非門打開，計(jì)數(shù)脈沖通過（波形W4），送至雙向計(jì)數(shù)器74LS193的減脈沖輸入端CD，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。
汽車方向盤順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，其最大旋轉(zhuǎn)角度均為兩圈半，選用分辨率為360個(gè)脈沖/圈的編碼器，其最大輸出脈沖數(shù)為900個(gè)；實(shí)際使用的計(jì)數(shù)電路用3片74LS193組成，在系統(tǒng)上電初始化時(shí)，先對(duì)其進(jìn)行復(fù)位（CLR信號(hào)），再將其初值設(shè)為800H，即2048（LD信號(hào)）；如此，當(dāng)方向盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，計(jì)數(shù)電路的輸出范圍為2048～2948，當(dāng)方向盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，計(jì)數(shù)電路的輸出范圍為2048～1148；計(jì)數(shù)電路的數(shù)據(jù)輸出D0～D11送至數(shù)據(jù)處理電路。
實(shí)際使用時(shí)，方向盤頻繁地進(jìn)行順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于存在量化誤差，工作較長(zhǎng)一段時(shí)間后，方向盤回中時(shí)計(jì)數(shù)電路輸出可能不是2048，而是有幾個(gè)字的偏差；為解決這一問題，我們?cè)黾恿艘粋€(gè)方向盤回中檢測(cè)電路，系統(tǒng)工作后，數(shù)據(jù)處理電路在模擬器處于非操作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)回中檢測(cè)電路，若方向盤處于回中狀態(tài)，而計(jì)數(shù)電路的數(shù)據(jù)輸出不是2048，可對(duì)計(jì)數(shù)電路進(jìn)行復(fù)位，并重新設(shè)置初值。
