Kern mechanische structuur
De kern van een incrementele encoder bestaat uit de codeschijf en het detectieapparaat:
Codeschijf: Typisch een dunne, ronde plaat (gemaakt van glas of metaal) met gelijkmatig verdeelde, transparante/reflecterende spleten (of geleidende/isolerende gebieden) langs de rand. Het hoekverschil tussen aangrenzende spleten wordt de "resolutie" genoemd (bijvoorbeeld 1024 lijnen per omwenteling, dwz 1024 PPR).
Detectieapparaat: Bestaat uit een lichtbron (bijvoorbeeld een LED) en een fotodetector (bijvoorbeeld een fototransistor), met daartussen de codeschijf. Terwijl de codeschijf draait, blokkeren de spleten periodiek het licht, waardoor de ontvanger een pulssignaal afgeeft.
Principe van signaalgeneratie
Wanneer de codeschijf roteert, wordt door middel van foto-elektrische inductie een pulssignaal gegenereerd. Het specifieke proces is als volgt:
Fundamentele frequentiepuls (fase A en fase B): De codeschijf heeft doorgaans twee sets onafhankelijke spleten (fase A en fase B), versprongen met een kwart cyclus (elektrische hoek van 90 graden).
Wanneer de encoder draait, geven fasen A en B elk blokgolfpulsen af met een faseverschil van 90 graden (als fase A 90 graden voorloopt op fase B, is het een voorwaartse rotatie; als fase B 90 graden voorloopt op fase A, is het een omgekeerde rotatie).
Het aantal pulsen is evenredig met de rotatiehoek: Hoek=(Aantal pulsen / Totaal aantal markeringen) × 360 graden .
Nul-positiepuls (Z-fase): Een extra onafhankelijke spleet op de encoder geeft één puls (Z-fase) per omwenteling af, die wordt gebruikt om de absolute nulpositie te bepalen (bijv. kalibratie van de motor).
Signaalverwerking en toepassingen
Richtingsbepaling: Voorwaartse/achterwaartse rotatie wordt onderscheiden door de faserelatie tussen fasen A en B (fase B is bijvoorbeeld hoog/laag aan de stijgende flank van fase A).
Snelheidsberekening: Het aantal pulsen per tijdseenheid weerspiegelt de rotatiesnelheid: Rotatiesnelheid=(Aantal pulsen / Tijd) × (60 / Totaal aantal markeringen) (Eenheid: r/min). Onderverdelingstechnologie: Het onderverdelen van pulsen via circuits (bijv. 4x frequentievermenigvuldiging) om de resolutie te verbeteren (bijv. een encoder met 1024 lijnen wordt na 4x frequentievermenigvuldiging gelijk aan 4096 lijnen).
