光電編碼器的工作原理

工作原理:當光電編碼器的軸轉動時A、B兩根線都產生脈衝輸出,A、B兩相脈衝相差90度相位角，由此可測出光電編碼器轉動方向與電機轉速。如果A相脈衝比B相脈衝超前則光電編碼器為正轉,否則為反轉.Z線為零脈衝線,光電編碼器每轉一圈產生一個脈衝.主要用作計數。A線用來測量脈衝個數,B線與A線配合可測量出轉動方向.

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/161729.htm

N為電機轉速

Δn=ND測-ND理

例如:我們車的速度為1.5m/s,輪子的直徑220mm，C=D*Pi，電機控制在21.7轉/秒,根據伺服系統的指標,設電機轉速為1500轉/分,故可求得當ND=21.7*60=130轉/分時，光碼盤每秒鐘輸出的脈衝數為：

PD=130×600/60=1300個脈衝

當測出的脈衝個數與計算出的標準值有偏差時,可根據電壓與脈衝個數的對應關係計算出輸出給伺服系統的增量電壓△U，經過D/A轉換，再計算出增量脈衝個數，等下減去。

當運行時間越長路線越長，離我們預製的路線偏離就多了。這時系統起動位置環，通過不斷測量光電編碼器每秒鐘輸出的脈衝個數，並與標準值PD（理想值）進行比較，計算出增量△P並將之轉換成對應的D/A輸出數字量，通過控制器減少輸個電機的脈衝個數，在原來輸出電壓的基礎上減去增量，迫使電機轉速降下來，當測出的△P近似為零時停止調節，這樣可將電機轉速始終控制在允許的範圍內。

根據檢測原理，編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式。根據其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。

1.1增量式編碼器
增量式編碼器是直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈衝A、B和Z相；A、B兩組脈衝相位差90海傭煞獎愕嘏卸銑魴較潁Z相為每轉一個脈衝，用於基準點定位。它的優點是原理構造簡單，機械平均壽命可在幾萬小時以上，抗幹擾能力強，可靠性高，適合於長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉動的絕對位置信息。

1.2絕對式編碼器
絕對編碼器是直接輸出數字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區相間組成，相鄰碼道的扇區數目是雙倍關係，碼盤上的碼道數就是它的二進位數碼的位數，在碼盤的一側是光源，另一側對應每一碼道有一光敏元件；當碼盤處於不同位置時，各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平信號，形成二進位數。這種編碼器的特點是不要計數器，在轉軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應的數字碼。顯然，碼道越多，解析度就越高，對於一個具有 N位二進位解析度的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。目前國內已有16位的絕對編碼器產品。

絕對式編碼器是利用自然二進位或循環二進位（葛萊碼）方式進行光電轉換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在於圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設計可採用二進位碼、循環碼、二進位補碼等。它的特點是：
1.2.1可以直接讀出角度坐標的絕對值；
1.2.2沒有累積誤差；
1.2.3電源切除後位置信息不會丟失。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，目前有10位、14位等多種。

1.3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。

光電編碼器是一種角度（角速度）檢測裝置，它將輸入給軸的角度量，利用光電轉換原理轉換成相應的電脈衝或數字量，具有體積小，精度高，工作可靠,接口數位化等優點。它廣泛應用於數控工具機、迴轉臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設備中。