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光電編碼器技術

常用的光電式編碼器為增量光電編碼器，亦稱光電碼盤、光電脈沖發(fā)生器、光電脈沖編碼器等，它把機械轉角變成電脈沖，是數(shù)控機床上常用的一種角位移檢測元件，也可用于角速度檢測。從名字我們能知道，光電編碼器是通過光線來檢測位置信號的。一個光電編碼器主要包含四種原件：
  •  光源（通常為LED）
  •  傳感器
  •  可旋轉的碼盤
  •  遮光掩碼盤

在與被測軸同心的碼盤上刻制了按一定編碼規(guī)則形成的遮光和透光的軌道。碼盤的一邊是發(fā)光LED，另一邊則是接收光線的傳感器。碼盤隨著被測軸的轉動使得透過碼盤的光束產(chǎn)生間斷，通過光電器件的接收和電路的處理，產(chǎn)生特定電信號的輸出，再經(jīng)過數(shù)字處理可計算出位置和速度信息。

在光電編碼器中每個傳感器用于一路信號的檢測。一條碼道可以配合兩個傳感器進行檢測，這兩個傳感器檢測出來的信號會有一定的相位偏差。從這組帶相位差的信號我們可以得到更多的信息比如旋轉方向。如果我們需要零位信號用于脈沖計數(shù)的校正，通常碼盤上還會有另一條軌道用于產(chǎn)生零位信號。

采用光學相位陣技術的光電編碼器比傳統(tǒng)的設計更加可靠。光學相位陣技術的原理是采集多路信號的平均值作為一路信號，所以帶來的好處是采集的信號更加穩(wěn)定可靠，適合應用在一些更復雜的環(huán)境當中，例如采礦，重型機械等。因為在這些環(huán)境中振動和沖擊會影響傳統(tǒng)編碼器的信號采集。另外采用光學相位陣技術的編碼器在安裝精度上的要求也比傳統(tǒng)光學編碼器要低。

光電編碼器的測量精度

光電編碼器的測量精度取決于它所能分辨的小角度，而這與碼盤圓周的條紋數(shù)有關，即分辨角α＝360°/狹縫數(shù)。如條紋數(shù)為1024，則分辨角α＝360°/1024＝0.352°。光電編碼器的輸出信號A、和B、為差動信號。差動信號大大提高了傳輸?shù)目?力。在數(shù)控系統(tǒng)中，常對上述信號進行倍頻處理，以進一步提高分辨力。例如，配置2000脈沖／r光電編碼器的伺服電動機直接驅動8mm螺距的滾珠絲杠，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)4倍頻處理后，相當于8000脈沖／r的角度分辨力，對應工作臺的直線分辨力由倍頻前的0.004mm提高到0.001mrn。光電式編碼器的優(yōu)點是沒有接觸磨損，碼盤壽命長，允許轉速高，而且外圈每片寬度可做得很小，因而精度高。缺點是結構復雜，價格相對要高，光源壽命偏短。

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