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1．光電編碼器的工作原理
光電編碼器,，是一種通過光電轉(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,。它是目前應(yīng)用最多的傳感器。光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長方形孔,。由于光電碼盤與電動機(jī)同軸，當(dāng)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn),，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號。通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,。此外,，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差 90° 的兩路脈沖信號,，見圖 5-57,。
圖 5-57 編碼器工作原理圖及輸出波形
2．編碼器的分類
根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學(xué)式,、磁式,、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)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。
增量式編碼器,。增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖 A,、B 和 Z 相；A,、B 兩組脈沖相位差 90°,，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向,，而 Z 相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位,。它的優(yōu)點(diǎn)是原理構(gòu)造簡單,，機(jī)械平均壽命可在幾萬小時(shí)以上，抗干擾能力強(qiáng),，可靠性高,，適合于長距離傳輸。其缺點(diǎn)是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息,。
絕對式編碼器,。絕對式編碼器是直接輸出數(shù)字的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼盤,，每條道上有透光和不透光的扇形區(qū)相間組成,。相鄰碼道的扇區(qū)樹木是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù),，在碼盤的一側(cè)是光源,，另一側(cè)對應(yīng)每一碼道有一光敏元件，當(dāng)碼盤處于不同位置時(shí),，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號,，形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器,，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀書一個(gè)固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼,。顯然，碼道必須有 N 條碼道,。目前國內(nèi)已有 16 位的絕對編碼器產(chǎn)品,。
混合式絕對編碼器?；旌鲜浇^對編碼器輸出兩組信息,，一組信息用于檢測磁極位置，帶有絕對信息功能,；另一組則同增量式編碼器的輸出信息,。
3．光電編碼器的應(yīng)用
（1）角度測量。
汽車駕駛模擬器,，對方向盤旋轉(zhuǎn)角度的測量選用光電編碼器作為傳感器,。重力測量儀采用光電編碼器，把它的轉(zhuǎn)軸與重力測量儀中補(bǔ)償旋鈕軸相連,；扭轉(zhuǎn)角度儀,，利用編碼器測量扭轉(zhuǎn)角度變化，如扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī),、漁竿扭轉(zhuǎn)釣性測試等,；擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī),，利用編碼器計(jì)算沖擊是擺角變化。
（2）長度測量,。
① 計(jì)米器,，利用滾輪周長來測量物體的長度和距離。
② 拉線位移傳感器,，利用收卷輪周長計(jì)量物體長度距離,。
③ 聯(lián)軸直測，與驅(qū)動直線位移的動力裝置的主軸聯(lián)軸,，通過輸出脈沖數(shù)計(jì)量,。
④ 介質(zhì)檢測，在直齒條,、轉(zhuǎn)動鏈條的鏈輪,、同步帶輪等來傳遞直線位移的信息。
（3）速度測量,。
① 線速度,，通過跟儀表連接，測量生產(chǎn)線的線速度,。
② 角速度,，通過編碼器測量電機(jī)、轉(zhuǎn)軸等的速度測量,。
（4）位置測量,。
① 在機(jī)床方面，記憶機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)位置,，如鉆床等。
② 在自動化控制方面,，控制在不同位置進(jìn)行動作,。如電梯、提升機(jī)等,。
（5）同步控制,。
通過角速度或線速度，對傳動環(huán)節(jié)進(jìn)行同步控制,，以達(dá)到張力控制,。
（二）旋轉(zhuǎn)編碼器的安裝
1．安裝注意事項(xiàng)
安裝時(shí)不要給軸施加直接的沖擊。
編碼器軸與機(jī)器的連接,，應(yīng)使用柔性連接器,。在軸上裝連接器時(shí)，不要硬壓入,。即使使用連接器,，因安裝不良,，也有可能給軸加上比允許負(fù)荷還大的負(fù)荷，或造成撥芯現(xiàn)象,。因此,，要特別注意。
軸承壽命與使用條件有關(guān),，受軸承荷重的影響特別大,。如軸承負(fù)荷比規(guī)定荷重小，可大大延長軸承壽命,。
不要將旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行拆解,，這樣做將有損防油和防滴性能。防滴型產(chǎn)品不宜長期浸在水,、油中,，編碼器表面有水和油時(shí)應(yīng)擦拭干凈。
2．振動
加在旋轉(zhuǎn)編碼器上的振動,，往往會成為誤脈沖發(fā)生的原因,。因此，應(yīng)對設(shè)置場所,、安裝場所都加以注意,。每轉(zhuǎn)發(fā)生的脈沖數(shù)越多，旋轉(zhuǎn)槽圓盤的槽孔間隔就越窄,，就越容易受到振動的影響,。在低速旋轉(zhuǎn)或停止時(shí)，加在軸或本體上的振動使旋轉(zhuǎn)槽圓盤抖動,，可能會發(fā)生誤脈沖,。
3．關(guān)于配線和連接
誤配線可能會損壞內(nèi)部回路，故在配線時(shí)應(yīng)充分注意以下六點(diǎn),。
（1）配線應(yīng)在電源 OFF 狀態(tài)下進(jìn)行,，電源接通時(shí)，若輸出線接觸電源,，則有時(shí)會損壞輸出回路,。
（2）若配線錯誤，則有時(shí)會損壞內(nèi)部回路,，所以配線時(shí)應(yīng)充分注意電源的極性等,。
（3）若和高壓線、動力線并行配線,，則有時(shí)會受到感應(yīng)造成誤動作而致?lián)p壞,，所以要分離開另行配線。
（4）延長電線時(shí)，應(yīng)在 10 m 以下,。并且由于電線的分布容量,，波形的上升、下降時(shí)間會較長,。有問題時(shí),，采用施密特回路等對波形進(jìn)行整形。
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