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光电编码器原理结构图

2013/6/26 21:07:33      点击:

增量式光电旋转编码器
     所谓编码器(编码器选型)便是将某种物理量变换为数字格局的设备。运动控制体系中的编码器的作用是将方位和视点等参数变换为数字量。可选用电触摸、磁效应、电容效应和光电变换等机理,构成各种类型的编码器。运动控制体系中最常见的编码器是光电编码器。
     光电编码器依据其用处的不一样分为旋转光电编码器和直线光电编码器,别离用于丈量旋转视点和直线尺度。光电编码器的要害部件是光电编码设备,在旋转光电编码器中是圆形的码盘(codewheel或codedisk),而在直线光电编码器中则是直尺形的码尺(codestrip)。码盘和码尺依据用处和本钱的需求,可由金属、玻璃和聚合物等资料制造,其原理都是在运动过程中发生代表运动方位的数字化的光学信号。 


      图12.1可用于阐明透射式旋转光电编码器(编码器选型)的原理。在与被测轴同心的码盘上刻制了按必定编码规矩构成的遮光和透光有些的组合。在码环的一边是发光二极管或白炽灯光源,另一边则是接纳光线的光电器材。码盘跟着被测轴的转变使得透过码盘的光束发生连续,经过光电器材的接纳和电子线路的处置,发生特定电信号的输出,再经过数字处置可计算出方位和速度信息。
     上面所说的是透射式光电编码器的原理。明显运用光反射原理也可制造光电编码器。
     增量编码器(电子手轮)的码盘如图12.2所示。在现代高分辩率码盘上,透光和遮光有些都是很细的窄缝和线条,因而也被称为圆光栅。相邻的窄缝之间的夹角称为栅距角,透光窄缝和遮光有些大概各占栅距角的1/2。码盘的分辩率以每转计数(CPR-counts per revolution)表明,亦即码盘旋转一周在光电检测有些可发生的脉冲数。例如某码盘的CPR为2048,则能够分辩的视点为10,311.8”。在码盘上,往往还别的组织一个(或一组)特别的窄缝,用于发生定位(index)或零位(zero)信号。丈量设备或运动控制体系可运用这个信号发生回零或复位操作。


     从原理剖析,光电器材输出的电信号应该是三角波。可是因为运动有些和停止有些之间的空隙所致使的光线衍射和光电器材的特性,使得到的波形近似于正弦波,并且其起伏与码盘的分辩率无关。
     在图12.1的描绘中组织了六组这样的挡板和光电器材组合,其间两组用于发生定位(index)脉冲信号I(有的文献中为Z)。其他四组因为方位的组织,发生4个在相位上顺次相差90°的准正弦波信号,别离称为A、B、A和B。将相位相差180°的A和A送到一个比拟器的两个输入端,则在比拟器的输出端得到占空比为50%的方波信号A。同理,由B和B也可得到方波信号B。这样经过光电检测器材方位的特别组织,得到了双通道的光电脉冲输出信号A和B(见图12.3)。这两个信号有如下特色:
    (1)两者的占空比均为so%;图12.3双通道信号的构成
    (2)若是朝一个方向旋转时A信号在相位上领先于B信号90°的话,那么旋转方向反过来的时分,B信号在相位上领先于A信号90°。



     这种双通道信号的特色为丈量分辩率的进步和方向信号的获取供给了条件。
     占空比为so%的方波信号A和B中有4个特别的时辰,即是它们波形的前沿和后沿。
两个信号的前后信号在波形的一个周期中是按90°均匀散布的。将这些沿信号取出并加以运用,可得到4倍频的脉冲信号,这样就可把光电编码器的分辩率进步到4倍。
     图12.4是一个由数字电路组成的处置电路,在这个电路中选用了施密特输入的反相器、异或门、或门和D触发器。电路中遍地波形如图所示,用虚线离隔别离表明正转和回转两种情况下的波形。能够看到该电路发生4倍频计数信号和方向信号。运用这些信号再加上定位脉冲的合作,电子线路就能够经过对脉冲的计数来断定运动体系的方位。能够选用计数器使得其在转轴朝某一方向旋转时进行增数,而执政相反方向旋转时进行减数,这样就能够在不掉电的前提下坚持对肯定方位的回忆。