碼盤(pán)光學(xué)編碼器

另一種絕對(duì)式編碼器是光學(xué)編碼器，是依照光學(xué)和光電原理制成的器件。它由光源、碼盤(pán)、光學(xué)系統(tǒng)及電路4部分組成(圖2)。碼盤(pán)是在不透明的基底上按二進(jìn)制碼制成明暗相間的碼道，相當(dāng)于接觸編碼器的導(dǎo)電區(qū)和不導(dǎo)電區(qū)。光線通過(guò)碼盤(pán)由光電元件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。光學(xué)編碼器的精度高于1/10^8，徑向分度線的精度為 0.067弧秒。已制出的標(biāo)準(zhǔn)碼盤(pán)有偽隨機(jī)碼、素?cái)?shù)碼、循環(huán)碼、正弦余弦碼、對(duì)數(shù)碼和二進(jìn)十進(jìn)碼等。

光電編碼器碼盤(pán)

光電編碼器是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器， 光電編碼器是由碼盤(pán)(光柵盤(pán))和光電檢測(cè)裝置組成。碼盤(pán)(光柵盤(pán))是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，碼盤(pán)(光柵盤(pán))與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖1所示;通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)還可提供相位相差90º的兩路脈沖信號(hào)。

編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、菲林、樹(shù)脂:玻璃碼盤(pán)是在玻璃鍍鉻面上腐蝕出明暗碼道，其熱穩(wěn)定性好，精度高，易碎，成本高;金屬碼盤(pán)直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬不易腐蝕，易形變，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí);塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，不易碎和變形，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些;樹(shù)脂碼盤(pán)與玻璃碼盤(pán)的工藝接近，也是通過(guò)腐蝕明暗樹(shù)脂表面的鍍鉻，呈現(xiàn)出明暗脈沖，其優(yōu)點(diǎn)是精度高不容易碎，缺點(diǎn)在環(huán)境惡劣的高溫下容易跳碼，價(jià)格相對(duì)較高，加工工藝難度高，發(fā)達(dá)國(guó)家有生產(chǎn)，暫時(shí)沒(méi)有生產(chǎn)廠家。

特性

● 物料: 菲林(PET片基), 厚度0.10 mm 或 0.18 mm

● 外徑: 10~100mm

● 高性價(jià)比

● 解析度: 32 CPR ~ 1024 CPR (28mm 外徑)

● 運(yùn)行溫度: 85℃ max

接觸編碼器是絕對(duì)式編碼器中的一種，它由編碼盤(pán)、電刷和電路組成。圖1是一個(gè)6位二進(jìn)制編碼器。編碼盤(pán)按二進(jìn)制碼制成，與旋轉(zhuǎn)軸固定在一起。碼盤(pán)上有6條碼道，每條碼道上有許多扇形導(dǎo)電區(qū)(黑區(qū))和不導(dǎo)電區(qū)(白區(qū))，全部導(dǎo)電區(qū)連在一起接到一個(gè)公共電源上。 6個(gè)電刷沿一個(gè)固定的徑向安裝，分別與6條碼道接觸。每個(gè)電刷與一單根導(dǎo)線相連，輸出6個(gè)電信號(hào),其電平由碼盤(pán)的位置控制。當(dāng)電刷與導(dǎo)電區(qū)接觸時(shí)，輸出為"1"電平;與不導(dǎo)電區(qū)接觸時(shí)，輸出為"0"電平。隨著轉(zhuǎn)角的不同，輸出相應(yīng)的碼。編碼器的精度取決于碼盤(pán)本身的精度，分辨率則取決于碼道的數(shù)目。10條碼道的碼盤(pán)，其分辨率為1/1024，采用多個(gè)碼盤(pán)和裝上內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)可達(dá)1/100000。

接觸編碼器的缺點(diǎn)是碼盤(pán)與電刷之間存在接觸摩擦，使用壽命短。電刷與碼道的不正確接觸還會(huì)產(chǎn)生模糊輸出，可能給出錯(cuò)誤的結(jié)果，造成誤差。采用循環(huán)碼(格雷碼)可克服這一缺點(diǎn)，因?yàn)樵谌魏嗡查g只有一個(gè)比特的改變。格雷碼(見(jiàn)字符編碼)是變權(quán)碼，它與十進(jìn)制數(shù)的關(guān)系為

式中D為十進(jìn)制數(shù)，n為具有"1"輸出的最高位的位數(shù)，m為其次一位具有"1"輸出的位數(shù)，q、s、…依次類(lèi)推。采用格雷碼時(shí)，還需要按上式設(shè)計(jì)出相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路。