光电编码器能将角位移或线位移信息经过光电转换变成数字

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1、光电编码器能将角位移或线位移信息经过光电转换变成数字量，具有分辨率高，可靠性好，抗干扰能力强，应用范围广等优点。光电编码器可分为增量式编码器和绝对式编码器。一．增量式编码器1．原理上一节增量式编码器的原理是光栅的莫尔条纹。形成莫尔条纹必须由两块栅距相等的光栅组成（w1=w2），如图3.3.2－1所示。2．结构1）光源§3.3.2光电编码器光源一般采用近红外发光二极管，此类LED动态响应快，使用寿命长，发光峰值波长为0.94μ，与所使用的光电信息转换器件峰值波长相近，外形尺寸为直径2mm，长度5mm，和环氧

2、树脂透镜封装在一起。主光栅盘安装在转动轴上，与被测轴连接作同步转动，指示光栅一般不使用整块光栅盘，而是使用光栅的一角，但栅距与主光栅相同。2）光栅盘3）光电信息转换器件4）机械结构光电信息转换器件，也叫光电接收器，一般使用光敏二极管或光敏三极管，与LED的峰值波长匹配。实用上一般使用一对光电接收器，放置间距调整到莫尔条纹间距的四分之一，这样两光电接收器输出的信号相位差正好是900。安装光栅盘的转轴通过滚珠轴承与机械外壳连接，外壳由金属封闭，以防电磁场的干扰，实际应用时固定编码器外壳，转动轴与被测轴连接即可

3、。3．增量式编码器的应用1）精确测量角度和角位移；2）精确测量转速；3）测量线速度，由测量转速间接求得；4）测量线性位移，由测量角位移间接求得。4．信号处理电路信号处理电路框图如图3.3.2－2所示。当光栅盘转动时，光电接收器输出近似的正弦信号，经放大后由施密特比较器进行整形。辨向电路如图3.3.2－3所示。如编码器正转，则V1的相位超前900，V0输出为“1”，控制可逆计数器做加法计数，反之则V2的相位超前900，V0输出为“0”，控制可逆计数器做减法计数。§3.3.2光电编码器二．绝对式编码器1

4、．原理将光学码盘进行绝对式编码，用透光和不透光表示二进制代码的“1”和“0”，编码方式按二进制码或循环码等规律进行。2．二进制编码方式将码盘加工成数个码道，每个码道有黑白分明的码字组成，外层码道代表二进制的最低位，最里面的码道代表二进制的最高位，码字的排列按二进制规律进行，图3.3.2－4为一个由五个码道组成的二进制码盘，图3.3.2－5是编码表及展开图。二进制码盘的码道数n和码道编码容量M之间关系为：M＝2n角度分辨率γ与码道数n间的关系为γ＝360o/M＝360o/2n对应于五个码道，γ＝360/M＝

5、360/25＝11.25o。对于21个码道，γ＝0。68”。§3.3.2光电编码器3．循环码编码方式循环码编码的形式有格雷码，周期码，反射码等。循环码盘的特点是相邻的两组数码之间只有一位是变化的。因此，即使制作和安装不准，产生的误差最多也不会超过读数的最低位的单位量。任何一位产生延迟或提前进位，产生的误差也只能是“1”。图3.3.2－6是一种典型的格雷码图案，有五个码道构成，图3.3.2－7是相应的编码表和展开图，其中黑线代表“0”，白线代表“1”。循环码的另一个特点是最外层的码字宽比二进制的大一倍，这

6、对减少多码道的码盘直径、光源和光电转换器件的安装调整都带来方便。循环码的缺点是没有固定的权，故很难阅读和计算，实际应用时需将循环码转换成二进制码。从表3.3.2－1可以看出，高位二种码的取值相同，用C表示二进制，R表示循环码，i表示码道数，I＝1，代表最里层（高位）的码道。4．绝对式编码器的结构绝对式编码器由光源、码盘、光电信息转换器件、电路和机械结构组成。在基体上形成透明和不透明码区的循环码盘，其制成方法是利用一个精密设计制造的母码盘，通过光刻方法复制生产出使用的码盘，码盘的制造精度直接影响编码器的输

7、出精度。绝对式编码器的内部结构如图3.3.2－8所示。§3.3.2光电编码器5．绝对式编码器的特点1）能反映被测值（角度，位移等）的绝对值，也能测出变化量的相对值（读出初始值和终值），不怕掉电。2）如测量值大于360度，则需要用二个码盘，由齿轮精确传动，使大码盘转一周，小码盘转一个单位（1位）。这样，只要读出大码盘和小码盘的值，就可测出较大的角度范围。3）抗干扰特强，测量精度高，适合生产第一线使用。4）码盘的码道数增加，分辨率也增加，精度提高，但尺寸增大，造价昂贵。码道宽度由光电接收器的几何参数和

8、物理特性决定。