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是每產生一個輸出脈沖信號就對應于一個增量位移，但是不能通過輸出脈沖區別出在哪個位置上的增量。它能夠產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，是相對于某個基準點的相對位置增量，不能夠直接檢測出軸的絕對位置信息。一般來說，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。同時還有用作參考零位的Z 相標志（指示）脈沖信號，碼盤每旋轉一周，只發出一個標志信號，標志脈沖通常用來指示機械位置或對積累量清零。它主要由光源、碼盤、檢測光柵、光電檢測器件和轉換電路組成。碼盤上刻有節距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個透光縫隙之間代表一個增量周期；檢測光柵上刻有A、B 兩組與碼盤相對應的透光縫隙，用以通過或阻擋光源和光電檢測器件之間的光線。它們的節距和碼盤上的節距相等，并且兩組透光縫隙錯開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。當碼盤隨著被測轉軸轉動時，檢測光柵不動，光線透過碼盤和檢測光柵上的透過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，電信號經過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：集電極開路輸出，電壓輸出，推挽輸出，長線驅動。

　　

　　增量式光電編碼器的優點是：原理構造簡單、易于實現；機械平均壽命長，可達到幾萬小時以上；分辨率高；抗干擾能力較強，信號傳輸距離較長，可靠性較高。其缺點是它無法直接讀出轉動軸的絕對位置信息。

　　

　　2基本技術規格

　　

　　在增量式光電編碼器的使用過程中，對于其技術規格通常會提出不同的要求，其中最關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。

　　

　　（1） 分辨率

　　

　　光電編碼器的分辨率是以編碼器軸轉動一周所產生的輸出信號基本周期數來表示的，即脈沖數/轉（PPR）。碼盤上的透光縫隙的數目就等于編碼器的分辨率，碼盤上刻的縫隙越多，編碼器的分辨率就越高。在工業電氣傳動中，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行邏輯處理，可以得到2 倍頻或4 倍頻的脈沖信號，從而進一步提高分辨率。

　　

　　（2）輸出信號的穩定性

　　

　　編碼器輸出信號的穩定性是指在實際運行條件下，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。