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亨士樂光電編碼器
閱讀：634 發(fā)布時間：2015-2-3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生間斷，通過光電器件的接收和電路的處理，產生特定電信號的輸出，再經過數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的校正，通常碼盤上還會有另一條軌道用于產生零位信號。
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zui小角度，而這與碼盤圓周的條紋數有關，即分辨角α＝360°/狹縫數。如條紋數為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的抗干擾能力。在數控系統(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，經數控系統(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zui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。
光學編碼器的應用
增量式光電編碼器按每轉發(fā)出的脈沖數的多少來分有多種型號，比如數控機床zui常用的如下表所列，根據數控機床絲杠螺距來選用。
脈沖編碼器 | 每轉脈沖移動量（mm） |
2000脈沖／r | 2，3，4，6，8 |
2500脈沖／r | 5，10 |
3000脈沖／r | 3，6，12 |
為了適應高速、高精度數字伺服系統(tǒng)的需要，先后又發(fā)展了高分辨率的光電脈沖編碼器。現在已有使用每轉發(fā)出10萬乃至幾百萬個脈沖的編碼器，該類光電脈沖編碼器裝置內部應用了微處理器。
光學編碼器通過特殊的設計可以達到非常高的精度，單圈分辨率也可以超過4百萬個脈沖。這些優(yōu)勢使得光學編碼器在很多對分辨率要求很高的場合占有一席之地，例如：電腦的鼠標，復印機或是醫(yī)療機械。通過光學相位陣技術的應用，光電編碼器也可以在更惡劣的環(huán)境中使用，例如塔基。
盡管在一些惡劣的環(huán)境下我們可能會考慮磁性編碼器，但我們需要考慮一個問題：究竟是光電編碼器的精度和分辨率對我們的系統(tǒng)更重要，還是磁性編碼器的可靠性更重要。