增量式編碼器工作原理

　　

　　1. 原理及其結構

　　

　　增量式光電編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖信號就對應于一個(gè)增量位移，但是不能通過(guò)輸出脈沖區別出在哪個(gè)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(gè)基準點(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(lái)說(shuō)，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方向。同時(shí)還有用作參考零位的Z 相標志（指示）脈沖信號，碼盤(pán)每旋轉一周，只發(fā)出一個(gè)標志信號，標志脈沖通常用來(lái)指示機械位置或對積累量清零。它主要由光源、碼盤(pán)、檢測光柵、光電檢測器件和轉換電路組成。碼盤(pán)上刻有節距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個(gè)透光縫隙之間代表一個(gè)增量周期；檢測光柵上刻有A、B 兩組與碼盤(pán)相對應的透光縫隙，用以通過(guò)或阻擋光源和光電檢測器件之間的光線(xiàn)。它們的節距和碼盤(pán)上的節距相等，并且兩組透光縫隙錯開(kāi)1/4 節距，使得光電檢測器件輸出的信號在相位上相差90°電度角。當碼盤(pán)隨著(zhù)被測轉軸轉動(dòng)時(shí)，檢測光柵不動(dòng)，光線(xiàn)透過(guò)碼盤(pán)和檢測光柵上的透過(guò)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(guò)轉換電路的信號處理，可以得到被測軸的轉角或速度信息。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(kāi)路輸出，電壓輸出，推挽輸出，長(cháng)線(xiàn)驅動(dòng)。

　　

　　增量式光電編碼器的優(yōu)點(diǎn)是：原理構造簡(jiǎn)單、易于實(shí)現；機械平均壽命長(cháng)，可達到幾萬(wàn)小時(shí)以上；分辨率高；抗干擾能力較強，信號傳輸距離較長(cháng)，可靠性較高。其缺點(diǎn)是它無(wú)法直接讀出轉動(dòng)軸的絕對位置信息。

　　

　　2基本技術(shù)規格

　　

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

　　

　?。?） 分辨率

　　

　　光電編碼器的分辨率是以編碼器軸轉動(dòng)一周所產(chǎn)生的輸出信號基本周期數來(lái)表示的，即脈沖數/轉（PPR）。碼盤(pán)上的透光縫隙的數目就等于編碼器的分辨率，碼盤(pán)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(dòng)中，根據不同的應用對象，可選擇分辨率通常在500~6000PPR 的增量式光電編碼器，最高可以達到幾萬(wàn)PPR。交流伺服電機控制系統中通常選用分辨率為2500PPR 的編碼器。此外對光電轉換信號進(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。

　　

　?。?）輸出信號的穩定性

　　

　　編碼器輸出信號的穩定性是指在實(shí)際運行條件下，保持規定精度的能力。影響編碼器輸出信號穩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定的輸出特性，在設計和使用中都要給予充分考慮。