增量式編碼器工作原理

　　

　　1. 原理及其結(jié)構(gòu)

　　

　　增量式光電編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個輸出脈沖信號就對應(yīng)于一個增量位移，但是不能通過輸出脈沖區(qū)別出在哪個位置上的增量。它能夠產(chǎn)生與位移增量等值的脈沖信號，其作用是提供一種對連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，是相對于某個基準(zhǔn)點(diǎn)的相對位置增量，不能夠直接檢測出軸的絕對位置信息。一般來說，增量式光電編碼器輸出A、B 兩相互差90°電度角的脈沖信號（即所謂的兩組正交輸出信號），從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。同時還有用作參考零位的Z 相標(biāo)志（指示）脈沖信號，碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，只發(fā)出一個標(biāo)志信號，標(biāo)志脈沖通常用來指示機(jī)械位置或?qū)Ψe累量清零。它主要由光源、碼盤、檢測光柵、光電檢測器件和轉(zhuǎn)換電路組成。碼盤上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個透光縫隙之間代表一個增量周期；檢測光柵上刻有A、B 兩組與碼盤相對應(yīng)的透光縫隙，用以通過或阻擋光源和光電檢測器件之間的光線。它們的節(jié)距和碼盤上的節(jié)距相等，并且兩組透光縫隙錯開1/4 節(jié)距，使得光電檢測器件輸出的信號在相位上相差90°電度角。當(dāng)碼盤隨著被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，檢測光柵不動，光線透過碼盤和檢測光柵上的透過縫隙照射到光電檢測器件上，光電檢測器件就輸出兩組相位相差90°電度角的近似于正弦波的電信號，電信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路的信號處理，可以得到被測軸的轉(zhuǎn)角或速度信息。增量式光電編碼器的組成

　　

　　增量式編碼器輸出接口：集電極開路輸出，電壓輸出，推挽輸出，長線驅(qū)動。

　　

　　增量式光電編碼器的優(yōu)點(diǎn)是：原理構(gòu)造簡單、易于實現(xiàn)；機(jī)械平均壽命長，可達(dá)到幾萬小時以上；分辨率高；抗干擾能力較強(qiáng)，信號傳輸距離較長，可靠性較高。其缺點(diǎn)是它無法直接讀出轉(zhuǎn)動軸的絕對位置信息。

　　

　　2基本技術(shù)規(guī)格

　　

　　在增量式光電編碼器的使用過程中，對于其技術(shù)規(guī)格通常會提出不同的要求，其中最關(guān)鍵的就是它的分辨率、精度、輸出信號的穩(wěn)定性、響應(yīng)頻率、信號輸出形式。

　　

　　（1） 分辨率

　　

　　光電編碼器的分辨率是以編碼器軸轉(zhuǎn)動一周所產(chǎn)生的輸出信號基本周期數(shù)來表示的，即脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)（PPR）。碼盤上的透光縫隙的數(shù)目就等于編碼器的分辨率，碼盤上刻的縫隙越多，編碼器的分辨率就越高。在工業(yè)電氣傳動中，根據(jù)不同的應(yīng)用對象，可選擇分辨率通常在500~6000PPR 的增量式光電編碼器，最高可以達(dá)到幾萬PPR。交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中通常選用分辨率為2500PPR 的編碼器。此外對光電轉(zhuǎn)換信號進(jìn)行邏輯處理，可以得到2 倍頻或4 倍頻的脈沖信號，從而進(jìn)一步提高分辨率。

　　

　　（2）輸出信號的穩(wěn)定性

　　

　　編碼器輸出信號的穩(wěn)定性是指在實際運(yùn)行條件下，保持規(guī)定精度的能力。影響編碼器輸出信號穩(wěn)定性的主要因素是溫度對電子器件造成的漂移、外界加于編碼器的變形力以及光源特性的變化。由于受到溫度和電源變化的影響，編碼器的電子電路不能保持規(guī)定的輸出特性，在設(shè)計和使用中都要給予充分考慮。