光電編碼器的工作原理

光電編碼器，是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)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(pán)和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤(pán)是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖1所示；通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)還可提供相位相差90^。的兩路脈沖信號(hào)。

編碼器的分類(lèi)

根據(jù)檢測(cè)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(hào)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(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。它的優(yōu)點(diǎn)是原理構(gòu)造簡(jiǎn)單，機(jī)械平均壽命可在幾萬(wàn)小時(shí)以上，抗*力強(qiáng)，可靠性高，適合于長(zhǎng)距離傳輸。其缺點(diǎn)是無(wú)法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(pán)上沿徑向有若干同心碼盤(pán)，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(shù)木是雙倍關(guān)系，碼盤(pán)上的碼道數(shù)是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在嗎盤(pán)的一側(cè)是光源，另一側(cè)對(duì)應(yīng)每一碼道有一光敏元件，當(dāng)嗎盤(pán)處于不同位置時(shí)，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(hào)，形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀書(shū)一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，嗎道必須N條嗎道。目前國(guó)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(cè)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(cè)量

  汽車(chē)駕駛模擬器，對(duì)方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)角度的測(cè)量選用光電編碼器作為傳感器。重力測(cè)量?jī)x，采用光電編碼器，把他的轉(zhuǎn)軸與重力測(cè)量?jī)x中補(bǔ)償旋鈕軸相連，扭轉(zhuǎn)角度儀，利用編碼器測(cè)量扭轉(zhuǎn)角度變化，如扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī)、漁竿扭轉(zhuǎn)釣性測(cè)試等。擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)，利用編碼器計(jì)算沖擊是擺角變化。

2、長(zhǎng)度測(cè)量

計(jì)   米    器，利用滾輪周長(zhǎng)來(lái)測(cè)量物體的長(zhǎng)度和距離。

拉線位移傳感器，利用收卷輪周長(zhǎng)計(jì)量物體長(zhǎng)度距離。

聯(lián)軸直測(cè)，與驅(qū)動(dòng)直線位移的動(dòng)力裝置的主軸聯(lián)軸，通過(guò)輸出脈沖數(shù)計(jì)量。

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

3、速度測(cè)量

線速度，通過(guò)跟儀表連接，測(cè)量生產(chǎn)線的線速度

角速度，通過(guò)編碼器測(cè)量電機(jī)、轉(zhuǎn)軸等的速度測(cè)量

4、位置測(cè)量

機(jī)床方面，記憶機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，如鉆床等

自動(dòng)化控制方面，控制在牧歌位置進(jìn)行動(dòng)作。如電梯、提升機(jī)等

5、同步控制

通過(guò)角速度或線速度，對(duì)傳動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行同步控制，以達(dá)到張力控制