如何利用我的訊號擷取(DAQ)裝置讀取正交編碼器？

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問題: 如何利用我的訊號擷取(DAQ)裝置來讀取單端點(single ended)或差動(differential)正交編碼器的量測值？

解答:

正交編碼器通常被用來量測轉軸一類裝置的角度位置。與其他編碼器相同，一個正交編碼器通常有特定的解析度，也就是轉軸旋轉一圈會產生特定數量的脈波，這個參數的單位是脈波/圈(pulses/revolution)。正交編碼器可以分類成兩個類別，下文將解釋如何使用美商國家儀器的DAQ裝置來讀取差動編碼器與單端點正交編碼器的讀值。

單端點正交編碼器(Single Ended Quadrature Encoder)

一個標準的單端點正交編碼器通常最多會有三個通道：A、B、Z。A通道與B通道通常用來顯示轉軸的即時位置；而Z通道則是在A通道與B通道到達特殊相位時，對計數器寫入使用者指定的數值。更多使用Z通道的資訊請參考M系列DAQ裝置使用手冊(頁121/424)。

A通道與B通道輸出的訊號相位相差90度。圖一顯示通道A與通道B的相位差情況，轉軸的旋轉方向可由領先的相位決定。例如當相位B領先相位A，轉軸是逆時針旋轉(CCW)。

圖一：正交編碼器的訊號A與訊號B

美商國家儀器的E系列、M系列、S系列DAQ裝置可以量測正交編碼器的訊號。目前僅有M系列DAQ 裝置可以執行X2與X4的編碼訊號量測，因為E系列裝置無法同時量測上升與下降邊緣。這些編碼方式決定通道A與通道B的哪個邊緣讓計數器的數值增加或減少。更多關於編碼方式的訊息請參考M系列DAQ裝置使用手冊(頁121/424)。

美商國家儀器DAQ裝置上確切的接腳位置會因裝置有異，但通道A、通道B 與通道Z會分別連接到計數器上的Source、AUX 與GATE的腳位。欲獲得您特定裝置的確切接腳資訊，您可以在Measurement & Automation Explorer (MAX) 軟體介面內，找到您的裝置，對它按下右鍵並選擇Device Pinout。

差動正交編碼器(Differential Quadrature Encoder)

一個差動正交編碼器有5條訊號線而非3個，它們是：A、A Inverse、B、B Inverse與 Z index通道。目前美商國家儀器多數的DAQ裝置(E-Series、M-Series、X-Series與TIO)並不支援差動式編碼器量測。然而我們仍然可以依照單端點式編碼器的使用方式來操作它們，您可以僅連接A、B 與Z index通道至計數器上的Source、AUX與GATE。您也可以僅連接A inverse、B inverse與Z channels。