光電編碼器的工作原理

工作原理:當光電編碼器的軸轉動(dòng)時(shí)A、B兩根線(xiàn)都產(chǎn)生脈沖輸出,A、B兩相脈沖相差90度相位角，由此可測出光電編碼器轉動(dòng)方向與電機轉速。如果A相脈沖比B相脈沖超前則光電編碼器為正轉,否則為反轉.Z線(xiàn)為零脈沖線(xiàn),光電編碼器每轉一圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖.主要用作計數。A線(xiàn)用來(lái)測量脈沖個(gè)數,B線(xiàn)與A線(xiàn)配合可測量出轉動(dòng)方向.

N為電機轉速

Δn=ND測-ND理

例如:我們車(chē)的速度為1.5m/s,輪子的直徑220mm，C=D*Pi，電機控制在21.7轉/秒,根據伺服系統的指標,設電機轉速為1500轉/分,故可求得當ND=21.7*60=130轉/分時(shí)，光碼盤(pán)每秒鐘輸出的脈沖數為：

PD=130×600/60=1300個(gè)脈沖

當測出的脈沖個(gè)數與計算出的標準值有偏差時(shí),可根據電壓與脈沖個(gè)數的對應關(guān)系計算出輸出給伺服系統的增量電壓△U，經(jīng)過(guò)D/A轉換，再計算出增量脈沖個(gè)數，等下減去。

當運行時(shí)間越長(cháng)路線(xiàn)越長(cháng)，離我們預制的路線(xiàn)偏離就多了。這時(shí)系統起動(dòng)位置環(huán)，通過(guò)不斷測量光電編碼器每秒鐘輸出的脈沖個(gè)數，并與標準值PD（理想值）進(jìn)行比較，計算出增量△P并將之轉換成對應的D/A輸出數字量，通過(guò)控制器減少輸個(gè)電機的脈沖個(gè)數，在原來(lái)輸出電壓的基礎上減去增量，迫使電機轉速降下來(lái)，當測出的△P近似為零時(shí)停止調節，這樣可將電機轉速始終控制在允許的范圍內。

根據檢測原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應式和電容式。根據其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。

1.1增量式編碼器
增量式編碼器是直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90海傭煞獎愕嘏卸銑魴較潁Z相為每轉一個(gè)脈沖，用于基準點(diǎn)定位。它的優(yōu)點(diǎn)是原理構造簡(jiǎn)單，機械平均壽命可在幾萬(wàn)小時(shí)以上，抗干擾能力強，可靠性高，適合于長(cháng)距離傳輸。其缺點(diǎn)是無(wú)法輸出軸轉動(dòng)的絕對位置信息。

1.2絕對式編碼器
絕對編碼器是直接輸出數字量的傳感器，在它的圓形碼盤(pán)上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區相間組成，相鄰碼道的扇區數目是雙倍關(guān)系，碼盤(pán)上的碼道數就是它的二進(jìn)制數碼的位數，在碼盤(pán)的一側是光源，另一側對應每一碼道有一光敏元件；當碼盤(pán)處于不同位置時(shí)，各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平信號，形成二進(jìn)制數。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計數器，在轉軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對應的數字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個(gè)具有 N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤(pán)必須有N條碼道。目前國內已有16位的絕對編碼器產(chǎn)品。

絕對式編碼器是利用自然二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制（葛萊碼）方式進(jìn)行光電轉換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤(pán)上透光、不透光的線(xiàn)條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據讀出碼盤(pán)上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設計可采用二進(jìn)制碼、循環(huán)碼、二進(jìn)制補碼等。它的特點(diǎn)是：
1.2.1可以直接讀出角度坐標的絕對值；
1.2.2沒(méi)有累積誤差；
1.2.3電源切除后位置信息不會(huì )丟失。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數來(lái)決定的，也就是說(shuō)精度取決于位數，目前有10位、14位等多種。

1.3混合式絕對值編碼器
混合式絕對值編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測磁極位置，帶有絕對信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。

光電編碼器是一種角度（角速度）檢測裝置，它將輸入給軸的角度量，利用光電轉換原理轉換成相應的電脈沖或數字量，具有體積小，精度高，工作可靠,接口數字化等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應用于數控機床、回轉臺、伺服傳動(dòng)、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設備中。