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光电编码器的工作原理是什么

来源:
2024-10-22
类别:基础知识
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文章创建人 拍明芯城

光电编码器的工作原理主要基于光电转换和光栅衍射原理,实现位移到数字的变换。以下是其详细工作原理:

一、基本组成

光电编码器主要由光源、光码盘(也称光栅盘)和光敏元件组成。光码盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔(或其他形状),这些孔和透光部分形成规律的光栅图案。

二、工作原理

  1. 光电转换

    • 光源发出光线,光线通过光码盘上的透光部分和孔照射到光敏元件上。

    • 光敏元件接收到的光通量随透光线条同步变化,这种变化被转换为电信号的变化。

  2. 光栅衍射与信号生成

    • 当光码盘随被测工作轴(如电机轴)一起转动时,光敏元件会感受到光线的明暗变化。

    • 这些明暗变化被光敏元件转换为电信号的强弱变化,这些电信号近似于正弦波。

    • 经过整形和放大等处理,这些正弦波信号被转换为脉冲信号。

  3. 位置与速度测量

    • 通过计数器计量脉冲的数目,可以测定旋转运动的角位移。

    • 通过计量脉冲的频率,可以测定旋转运动的转速。

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三、增量式与绝对式编码器

光电编码器根据输出信号的特性,主要分为增量式编码器和绝对式编码器。

  1. 增量式编码器

    • 直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相。

    • A、B两组脉冲相位差90度,用于判断旋转方向。

    • Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。

    • 增量式编码器的优点是原理构造简单,机械平均寿命长,抗干扰能力强,可靠性高,适合长距离传输。但其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

  2. 绝对式编码器

    • 码盘采用绝对值编码,每个位置都有一个唯一的标识码。

    • 光源产生的光线通过透镜变成平行光线,照射在码盘上。

    • 根据码盘上透明和不透明区域的排列方式,光线被接收或不被接收,从而输出相应的电信号。

    • 通过读取这些电信号,可以直接确定码盘轴的位置,实现角位移的绝对值测量。

综上所述,光电编码器通过光电转换和光栅衍射原理,将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量,从而实现对位置、速度和角度的精确测量。


责任编辑:Pan

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标签: 光电编码器

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