發表於 2020-01-02 09:54:35
隨著工業的發展和進步，在生產中有了很多的問題，人們為了解決這些問題發明設計了很多優秀小巧的機器。工具機行業中最具體的莫過於光電編碼器的出現。對於非專業的人士來說，光電編碼器是一個陌生的名詞。 光電編碼器是一種優秀的測量裝置，簡單的說，就是將機器移動或者旋轉的位移轉為特殊的電信號和脈衝信號，供自身或者別的機器進抉擇，計算。
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衝或數字量的傳感器，它主要用於速度或位置（角度）的檢測。具有精度高、響應快、抗幹擾能力強、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。由於兩個光柵面具有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衝，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，當停電後，編碼器不能有任何的移動；當來電工作時，編碼器輸出脈衝過程中，也不能有幹擾而丟失脈衝，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後才能知道。
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進位編碼（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、幹擾的影響。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，什麼時候需要知道位置，什麼時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗幹擾特性、數據的可靠性大大提高了。由於絕對編碼器在定位方面明顯地優於增量式編碼器，已經越來越多地應用於工業控制定位中。
編碼器信號輸出有並行輸出、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，有先後輸出；空間上，所有位數的數據都在一組電纜上（先後）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，但傳輸速度比並行輸出慢。對於絕對編碼器，信號並行輸出是時間上數據同時發出：空間上，每個位數的數據各佔用一根線纜。對於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，對於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採用並行輸出型，而是選用串行輸出或總線型輸出。
光電編碼器分類及作用
光電編碼器是一種通過光電轉換將輸出軸的機械幾何位移量轉換為脈衝或數字量的傳感器，主要由光源、碼盤、光學系統及電路4部分組成，
光電編碼器主要有增量式編碼器、絕對式編碼器、混合式絕對值編碼器、旋轉變壓器、正餘弦伺服電機編碼器等，其中增量式編碼器、絕對式編碼器、混合式絕對值編碼器屬於數字量編碼器，旋轉變壓器、正餘弦伺服電機編碼器屬於模擬量編碼器．
一、增量式編碼器
增量式編碼器可以將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈衝，通過計數設備來知道其位置．增量式光電編碼器的特點是每產生一個輸出脈衝信號就對應於一個增量位移，但是不能通過輸出脈衝區別出在哪個位置上的增量。它能夠產生與位移增量等值的脈衝信號，其作用是提供一種對連續位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，它是相對於某個基準點的相對位置增量，不能夠直接檢測出軸的絕對位置信息。一般來說，增量式光電編碼器輸出A、B 兩相互差90°電度角的脈衝信號（即所謂的兩組正交輸出信號），從而可方便地判斷出旋轉方向。同時還有用作參考零位的Z 相標誌（指示）脈衝信號，碼盤每旋轉一周，只發出一個標誌信號。標誌脈衝通常用來指示機械位置或對積累量清零。
二、絕對式編碼器
絕對式編碼器每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。其位置是由輸出代碼的讀數確定的。當電源斷開時，絕對型編碼器並不與實際的位置分離。重新上電時，位置讀數仍是當前的。絕對編碼器能夠直接進行數字量大的輸出，在碼盤上會有若干的碼道，碼道數就是二進位位數。在每條碼道上都會由透光與不透光的扇形區域組成，通過採用光電傳感器對信號進行採集。在碼盤兩側分別設置有光源和光敏元件，這樣光敏元件則能夠根據是否接受到光信號進行電平的轉換，輸出二進位數。並且在不同位置輸出不同的數字碼。從而可以檢測絕對位置。但是解析度是由二進位的位數來決定的，也就是說精度取決於位數。優點：可以直接讀出角度坐標的絕對值，沒有累積誤差，電源切除後位置信息不會丟失。編碼器的抗幹擾特性、數據的可靠性大大提高了。
三、混合式絕對值編碼器
混合式絕對值編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用於檢測磁極位置，帶有絕對信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。
四、旋轉變壓器
旋轉變壓器簡稱旋變，是一種可變耦合原理工作的交流控制電機。它的副方（次級）輸出電壓與轉子轉角呈確定的函數關係。由經過特殊電磁設計的高性能矽鋼疊片和漆包線構成的，相比於採用光電技術的編碼器而言，具有耐熱，耐振。耐衝擊，耐油汙，甚至耐腐蝕等惡劣工作環境的適應能力。
五、正餘弦伺服電機編碼器
正餘弦伺服電機編碼器由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環形通、暗的刻線，有光電發射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號組合成，正餘弦伺服電機編碼器可以不採用高頻率的通訊即可讓伺服驅動器獲得高精度的細分，這樣降低了硬體要求，同時由於有單圈角度信號，可以讓伺服電機啟動平穩，啟動力矩大。
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