编码器的工作原理介绍
一、光电编码器的工作原理
光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感
器。这是目前应用最多的传感器,光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在
一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,
光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信
号,其原理示意图如图 1 所示;通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动
机的转速。此外,为判断旋转方向,码盘还可提供相位相差 90°的两路脉冲信号。
根据检测原理,编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出
形式,可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
(一)增量式编码器
增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲 A、B 和 Z 相;A、B 两组脉冲相位
差 90o,从而可
方便地判断出旋转方向,而 Z 相为每转一个脉冲,用于基准点定位。它的优点是原理构造简
单,机械平均
寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出
轴转动的绝
对位置信息。
(二)绝对式编码器
绝对编码器是直接输出数字量的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道,每条道
上由透光和
不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区数目是双倍关系,码盘上的码道数就是它的二进
制数码的位
数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件;当码盘处于不同位置时,各
光敏元件根
据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器,在
转轴的任意
位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然,码道越多,分辨率就越高,对于一
个具有 N 位
二进制分辨率的编码器,其码盘必须有 N 条码道。目前国内已有 16 位的绝对编码器产品。
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