光電編碼器簡介、分類及應用

一、光電編碼器簡介

光電編碼器是一種集光、機、電為一體的數字檢測裝置，它是一種通過光電轉換，將輸至軸上的機械、幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測。具有精度高、響應快、抗干擾能力強、性能穩定可靠等顯著的優點。按結構形式可分為直線式編碼器和旋轉式編碼器兩種類型。

旋轉編碼器主要由光柵、光源、檢讀器、信號轉換電路、機械傳動等部分組成。光柵面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；分別用兩個光柵面感光。由于兩個光柵面具有90°的相位差，因此將該輸出輸入數字加減計算器，就能以分度值來表示角度。它們的節距從光電編碼器的輸出信號種類來劃分，可分為增量式和絕對值式兩大類。

旋轉增量式編碼器轉動時輸出脈沖，通過計數設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電后，編碼器不能有任何的移動；當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產結果出現后才能知道。

絕對編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排，這樣在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼(格雷碼)，這就稱為位絕對編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。絕對編碼器由機械位置決定的每個位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。由于絕對編碼器在定位方面明顯地優于增量式編碼器，已經越來越多地應用于工業控制定位中。

編碼器信號輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出等輸出形式。串行輸出是時間上數據按照約定，有先后輸出；空間上，所有位數的數據都在一組電纜上(先后)發出。這種約定稱為“通訊協議”，其連接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。串行輸出連接線少，傳輸距離遠，可靠性就大大提高了，但傳輸速度比并行輸出慢。對于絕對編碼器，信號并行輸出是時間上數據同時發出：空間上，每個位數的數據各占用一根線纜。對于位數不高的絕對編碼器，一般就直接以此形式輸出數碼，可直接進入PLC或上位機的I／O接口。這種方式輸出即時，連接簡單。但是，對于位數較多的絕對編碼器，有許多芯電纜，由此帶來工程難度和諸多不便、降低了可靠性。因此，在絕對編碼器多位數輸出一般不采用并行輸出型，而是選用串行輸出或總線型輸出。

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二、光電編碼器的分類

按測量方式的分類：

?????????? 旋轉編碼器

?????????? 直尺編碼器

按編碼方式的分類：

?????????? 絕對式編碼器

?????????? 增量式編碼器

?????????? 混合式編碼器

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三、光電編碼器的應用

近十幾年來，光電編碼器發展為一種成熟的多規格、高性能的系列工業化產品，在數控機床、機器人、雷達、光電經緯儀、地面指揮儀、高精度閉環調速系統、伺服系統等諸多領域中得到了廣泛的應用。

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