脈沖編碼器(碼盤)結構及原理介紹
脈沖編碼器又俗稱碼盤,分為增量式和絕對式兩種,是一種回轉式數字測量元件,通常裝在被檢測軸上,隨被測軸一起轉動,可將被測軸的角位移轉換為數字量,以增量編碼器輸出信號以增量脈沖形式輸出,絕對式編碼器輸出信號的數字編碼形式輸出。根據內部結構和檢測方式碼盤可分為接觸式、光電式和電磁式3種。其中,光電碼盤在數控機床上應用較多,而由霍爾效應構成的電磁碼盤則可用作速度檢測元件。
常用的增量式旋轉編碼器為增量式光電編碼器,增量式光電編碼器的組成如圖所示,由帶聚光鏡的發光二極管(LED)、光欄板、光電碼盤、光敏元件及信號處理電路組成。其中,光電碼盤是在一塊玻璃圓盤上鍍上一層不透光的金屬薄膜,然后在上面制成圓周等距的透光和不透光相間的條紋構成的,光欄板上具有和光電碼盤相同的透光條紋。光電碼盤也可由不銹鋼薄片制成。
光欄板和光電碼盤產生明暗相間的變化,由光敏元件接收。光敏元件將光電信號轉換成電脈沖信號。輸出的電脈沖信號通常為A相、B相、Z相三相信號。信號形式如同所示,光電編碼器的軸轉動時A、B兩相脈沖相差90度相位角,根據A相或B相脈沖的數目可測出被測軸的角位移,脈沖的頻率可測出被測軸的轉速。根據A相、B相信號的相位關系可測出被測軸的轉動方向。如果A相脈沖比B相脈沖超前則光電編碼器為正轉否則為反轉。后續電路可利用A、B兩相的90°相位差進行細分處理(四倍頻電路實現)。Z線為零脈沖線光電編碼器每轉一圈產生一個脈沖。被測軸的周向定位基準信號,被測軸的旋轉圈數計數信號。
增量式碼盤的規格及分辨率
規格
增量式碼盤的規格是指碼盤每轉一圈發出的脈沖數;
現在市場上提供的規格從 36線/ 轉 到 10萬線 /轉 都有;
選擇:①伺服系統要求的分辨率;
?、诳紤]機械傳動系統的參數。
分辨率(分辨角)α
設增量式碼盤的規格為 n 線/轉:
絕對式光電編碼器結構和工作原理
絕對式旋轉編碼器可直接將被測角度用數字代碼表示出來,且每一個角度位置均有對應的測量代碼,因此這種測量方式即使斷電,只要再通電就能讀岀被測軸的角度位置,即具有斷電記憶力功能。絕對式光電碼盤與接觸式碼盤結構相似,只是其中的黑白區域不表示導電區和絕緣區,而是表示透光區和不透光區。其中黑的區域指不透光區,用“0”;
白的區域指透光區,用“1”表示。如此,在任意角度都有“1”和“0”組成的二進制代碼。另外,在每一碼道上都有一組光敏元件,這樣,不論碼盤轉到哪一角度位置,與之對應的各光敏元件受光的輸出為“1”,不受光的輸出為“0”,由此組成n 位二進制編碼。圖為4碼道光電碼盤示意圖。
絕對式碼盤的規格及分辨率
規格
絕對式碼盤的規格與碼盤碼道數 n 有關;
現在市場上提供從 4道 到 18道 都有;
選擇
伺服系統要求的分辨率;
考慮機械傳動系統的參數。
分辨率(分辨角)α
設絕對式碼盤的規格 n 道:
. 光電編碼器的特點
1. 非接觸測量,無接觸磨損,碼盤壽命長,精度保證性好;
2. 允許測量轉速高,精度較高;。
3. 光電轉換,抗干擾能力強;
4. 體積小,便于安裝,適合于機床運行環境;
5. 結構復雜,價格高,光源壽命短;
6. 碼盤基片為玻璃,抗沖擊和抗震動能力差
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