增量式光电旋转编码器的工作原理是什么?

发布网友发布时间：2024-10-23 20:10

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热心网友时间：2024-11-01 16:04

编码器是一种将物理量转换为数字格式的装置，运动控制系统中的编码器用于将位置和角度等参数转换为数字量。光电编码器是运动控制系统中最常见的编码器，根据用途不同分为旋转光电编码器和直线光电编码器。其关键部件是光电编码装置，包括旋转时的圆形码盘或直线时的直尺形码尺，制作材料有金属、玻璃和聚合物等，原理是在运动过程中产生代表运动位置的光学信号。

透射式旋转光电编码器原理如图1-8所示。在码盘上刻制的遮光与透光部分组合，产生间断光束，通过光电器件接收并电子处理，输出特定电信号，再通过数字处理计算位置和速度信息。

增量编码器的码盘如图1-9所示，其分辨率以每转计数表示，码盘旋转一周在光电检测部分可产生的脉冲数。在码盘上，通常还安排一个特殊窄缝用于产生定位信号。测量装置或运动控制系统可利用这个信号产生回零或复位操作。

光电器件输出的电信号理论上为三角波，但在实际情况中，由于运动部分与静止部分之间间隙导致的光线衍射和光电器件特性，得到的波形近似于正弦波，幅度与码盘分辨率无关。

在图1-8设计中，通过六个挡板和光电器件组合，产生定位脉冲信号和四个相位相差90°的准正弦波信号，分别称为A、B、杠A、杠B。通过光电检测器件位置的特殊安排，得到双通道光电脉冲输出信号A和B。这些信号的特点包括占空比为50%，以及旋转方向反转时信号相位变化。

利用这些信号，可以得到4倍频脉冲信号，提高分辨率并获取方向信号。图1-11中的数字电路采用施密特输入反相器、异或门、或门和D触发器，产生4倍频计数信号和方向信号，配合定位脉冲，电子线路可以计数确定运动系统的绝对位置。在转轴朝某一方向旋转时，计数器进行增数，在朝相反方向旋转时进行减数，实现位置记忆。