探索HEDS-973X系列小型光學編碼器模塊

在電子工程領域，編碼器是實現(xiàn)精準位置檢測和運動控制的關鍵組件。今天我們要深入了解的是Avago Technologies的HEDS - 973X系列小型光學編碼器模塊，包括HEDS - 9730和HEDS - 9731，它們以其高性能和獨特設計在眾多應用場景中展現(xiàn)出卓越的優(yōu)勢。

文件下載：HEDS-9731#B50.pdf

一、產品概述

HEDS - 973X是一款高性能增量式編碼器模塊。它采用小型C形塑料封裝，內部集成了帶透鏡的LED光源和探測器IC。當與碼盤或碼帶配合使用時，可分別檢測旋轉或線性位置。該模塊的獨特之處在于其高度準直的光源和特殊的光電探測器陣列，使其對安裝偏差具有極高的容忍度。

產品特性

1. 小巧尺寸：緊湊的設計使其能夠輕松集成到各種設備中，節(jié)省空間。
2. 高分辨率：提供精確的位置檢測，滿足高精度應用需求。
3. 雙通道正交輸出：通過兩個通道的輸出信號，可以準確判斷運動方向和位置變化。
4. 線性和旋轉應用兼容：既適用于旋轉運動檢測，也可用于線性運動檢測。
5. 無需信號調整：簡化了系統(tǒng)設計和調試過程。
6. 兼容TTL或3.3V/5V CMOS：方便與不同類型的電路進行接口。
7. 波峰焊可焊性：便于大規(guī)模生產和組裝。
8. 無鉛封裝：符合環(huán)保要求。
9. 寬工作溫度范圍：可在 - 40°C至85°C的環(huán)境下正常工作。
10. 單3.3V電源供電：降低了電源設計的復雜度。

應用領域

HEDS - 973X能夠提供精密的運動檢測，使閉環(huán)控制具有很高的成本競爭力。典型應用包括打印機、繪圖儀、復印機和辦公自動化設備等。不過需要注意的是，Avago Technologies不建議將其用于安全關鍵應用，如ABS制動系統(tǒng)和重癥監(jiān)護醫(yī)療設備。

二、工作原理

HEDS - 973X作為C形發(fā)射/探測器模塊，與碼盤配合時將旋轉運動轉換為雙通道數(shù)字輸出，與碼帶配合時將線性運動轉換為數(shù)字輸出。模塊內部有一個LED作為光源，通過位于LED上方的單個透鏡將光線準直成平行光束。與發(fā)射器相對的是集成探測器電路，由光電探測器和信號處理電路組成，用于產生數(shù)字波形。

當碼盤或碼帶在發(fā)射器和探測器之間移動時，光線被碼盤或碼帶上的圖案遮擋，光電二極管檢測到這些光線的中斷。這些光電二極管的排列與碼盤或碼帶的半徑和計數(shù)密度相對應，并且相鄰探測器對的光線周期和暗周期相互對應。光電二極管的輸出經(jīng)過信號處理電路，由兩個比較器接收信號并產生通道A和通道B的最終輸出。由于采用了集成相位技術，通道A和通道B的輸出呈正交關系（相位相差90°）。

三、輸出波形相關定義

1. 計數(shù)（N）

碼盤每轉的條紋和窗口對的數(shù)量（CPR），或碼帶每英寸的線數(shù)（LPI）。1軸旋轉 = 360度 = N個周期。

2. 脈沖寬度（P）

一個周期內輸出為高電平的電角度數(shù)，通常為180°e或半個周期。

3. 脈沖寬度誤差（ΔP）

脈沖寬度與理想值180°e的電角度偏差。

4. 狀態(tài)寬度（S）

通道A輸出的轉變與通道B相鄰輸出轉變之間的電角度數(shù)，每個周期有4個狀態(tài)，每個狀態(tài)通常為90°e。

5. 狀態(tài)寬度誤差（ΔS）

每個狀態(tài)寬度與理想值90°e的電角度偏差。

6. 相位（φ）

通道A高電平狀態(tài)中心與通道B高電平狀態(tài)中心之間的電角度數(shù)，對于正交輸出，該值通常為90°e。

7. 相位誤差（Δφ）

相位與理想值90°e的電角度偏差。

8. 旋轉方向

當碼盤逆時針旋轉（從電機編碼器端看）時，通道A領先通道B；當碼盤順時針旋轉時，通道B領先通道A。

9. 光學半徑（Rop）

從碼盤旋轉中心到編碼器模塊光學中心的距離。

10. 角度偏差誤差（EA）

傳感器相對于切向方向的角度偏差，適用于旋轉和線性運動。

11. 安裝位置（RM）

從電機軸旋轉中心到對準凸耳接收孔中心的距離。

四、電氣特性

1. 絕對最大額定值

2. 推薦工作條件

3. 電氣特性（推薦工作條件下）

4. 編碼特性（推薦工作條件和安裝條件下）

五、安裝注意事項

安裝尺寸需考慮軸端游隙和碼盤翹曲。對于旋轉和線性運動，角度偏差EA必須控制在±1度以內，以實現(xiàn)編碼特性。模塊和碼盤/碼帶的所有安裝尺寸應相對于兩個安裝柱進行測量。

推薦碼盤和碼帶特性

六、波峰焊接曲線

在實際應用中，電子工程師們需要根據(jù)具體的設計需求和系統(tǒng)要求，綜合考慮以上各項特性和參數(shù)，以確保HEDS - 973X系列編碼器模塊能夠發(fā)揮最佳性能。你在使用這類編碼器模塊時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。

很遺憾，在文庫中未搜索到HEDS - 973X系列小型光學編碼器模塊應用案例的相關內容。不過我們可以根據(jù)其特性推測它在不同場景的應用表現(xiàn)。

從其高分辨率和雙通道正交輸出特性來看，在打印機中，它能精確控制打印頭的移動位置和速度，保證打印的精度和質量。在繪圖儀里，可實現(xiàn)畫筆的精準定位和移動，繪制出精細的圖形。在復印機中，有助于紙張傳輸和掃描頭的精確運動，提高復印的準確性。

如果你在使用HEDS - 973X系列編碼器模塊時，有什么獨特的應用思路或遇到的問題，都可以和大家一起交流探討，說不定能碰撞出更多的創(chuàng)新火花。