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1增量式光電編碼器的結(jié)構

增量式編碼器是指隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的碼盤給出一系列脈沖，然后根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向用計數(shù)器對這些脈沖進行加減計數(shù)，以此來表示轉(zhuǎn)過的角位移量。增量式光電編碼器結(jié)構示意圖如圖1所示。

圖1增量式光電碼盤結(jié)構示意圖

光電碼盤與轉(zhuǎn)軸連在一起。碼盤可用玻璃材料制成，表面鍍上一層不透光的金屬鉻，然后在邊緣制成向心的透光狹縫。透光狹縫在碼盤圓周上等分，數(shù)量從幾百條到幾千條不等。這樣，整個碼盤圓周上就被等分成n個透光的槽。增量式光電碼盤也可用不銹鋼薄板制成，然后在圓周邊緣切割出均勻分布的透光槽。

1.2增量式編碼器的工作原理

增量式編碼器的工作原理如圖2所示。它由主碼盤、鑒向盤、光學系統(tǒng)和光電變換器組成。在圖形的主碼盤（光電盤）周邊上刻有節(jié)距相等的輻射狀窄縫，形成均勻分布的透明區(qū)和不透明區(qū)。鑒向盤與主碼盤平行，并刻有a、b兩組透明檢測窄縫，它們彼此錯開1/4節(jié)距，以使A、B兩個光電變換器的輸出信號在相位上相差90°。工作時，鑒向盤靜止不動，主碼盤與轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，光源發(fā)出的光投射到主碼盤與鑒向盤上。當主碼盤上的不透明區(qū)正好與鑒向盤上的透明窄縫對齊時，光線被全部遮住，光電變換器輸出電壓為最??；當主碼盤上的透明區(qū)正好與鑒向盤上的透明窄縫對齊時，光線全部通過，光電變換器輸出電壓為最大。主碼盤每轉(zhuǎn)過一個刻線周期，光電變換器將輸出一個近似的正弦波電壓，且光電變換器A、B的輸出電壓相位差為90°。

圖2增量式編碼器工作原理                                                   圖3光電編碼器的輸出波形

光電編碼器的光源最常用的是自身有聚光效果的發(fā)光二極管。當光電碼盤隨工作軸一起轉(zhuǎn)動時，光線透過光電碼盤和光欄板狹縫，形成忽明忽暗的光信號。光敏元件把此光信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，通過信號處理電路后，向數(shù)控系統(tǒng)輸出脈沖信號，也可由數(shù)碼管直接顯示位移量。

光電編碼器的測量準確度與碼盤圓周上的狹縫條紋數(shù)n有關，能分辨的角度α為：

α=360°/n（1）

分辨率=1/n（2）

例如：碼盤邊緣的透光槽數(shù)為1 024個，則能分辨的最小角度α=360°/1 024=0.352°。

為了判斷碼盤旋轉(zhuǎn)的方向，必須在光欄板上設置兩個狹縫，其距離是碼盤上的兩個狹縫距離的（m+1/4）倍，m為正整數(shù)，并設置了兩組對應的光敏元件，如圖1中的A、B光敏元件，有時也稱為cos、sin元件。當檢測對象旋轉(zhuǎn)時，同軸或關聯(lián)安裝的光電編碼器便會輸出A、B兩路相位相差90°的數(shù)字脈沖信號。光電編碼器的輸出波形如圖3所示。為了得到碼盤轉(zhuǎn)動的絕對位置，還須設置一個基準點，如圖1中的“零位標志槽”。碼盤每轉(zhuǎn)一圈，零位標志槽對應的光敏元件產(chǎn)生一個脈沖，稱為“一轉(zhuǎn)脈沖”，見圖3中的C0脈沖。