光電編碼器的工作原理

光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用zui多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖1所示；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當前電動機的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90^。的兩路脈沖信號。

編碼器的分類

根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式，根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、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(zhuǎn)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^。，從而可方便的判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而Z相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準點定位。它的優(yōu)點是原理構(gòu)造簡單，機械平均壽命可在幾萬小時以上，抗*力強，可靠性高，適合于長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的位置信息。

1.2 式編碼器  式編碼器是直接輸出數(shù)字的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼盤，每條道上有透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)樹木是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)是它的二進制數(shù)碼的位數(shù)，在嗎盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應(yīng)每一碼道有一光敏元件，當嗎盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號，形成二進制數(shù)。這種編碼器的特點是不要計數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀書一個固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，嗎道必須N條嗎道。目前國內(nèi)已有16位的編碼器產(chǎn)品。

1.3 混合式編碼器 混合式編碼器，它輸出兩組信息，一組信息用于檢測磁極位置，帶有信息功能；另一組則*同增量式編碼器的輸出信息。

光電編碼器的應(yīng)用

1、角度測量

  汽車駕駛模擬器，對方向盤旋轉(zhuǎn)角度的測量選用光電編碼器作為傳感器。重力測量儀，采用光電編碼器，把他的轉(zhuǎn)軸與重力測量儀中補償旋鈕軸相連，扭轉(zhuǎn)角度儀，利用編碼器測量扭轉(zhuǎn)角度變化，如扭轉(zhuǎn)實驗機、漁竿扭轉(zhuǎn)釣性測試等。擺錘沖擊實驗機，利用編碼器計算沖擊是擺角變化。

2、長度測量

計   米    器，利用滾輪周長來測量物體的長度和距離。

拉線位移傳感器，利用收卷輪周長計量物體長度距離。

聯(lián)軸直測，與驅(qū)動直線位移的動力裝置的主軸聯(lián)軸，通過輸出脈沖數(shù)計量。

介質(zhì)檢測，在直齒條、轉(zhuǎn)動鏈條的鏈輪、同步帶輪等來傳遞直線位移信息。

3、速度測量

線速度，通過跟儀表連接，測量生產(chǎn)線的線速度

角速度，通過編碼器測量電機、轉(zhuǎn)軸等的速度測量

4、位置測量

機床方面，記憶機床各個坐標點的坐標位置，如鉆床等

自動化控制方面，控制在牧歌位置進行動作。如電梯、提升機等

5、同步控制

通過角速度或線速度，對傳動環(huán)節(jié)進行同步控制，以達到張力控制