德國海德漢HEIDENHAIN角度編碼器高精度應用的HEIDENHAIN產(chǎn)品

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH開發(fā)和生產(chǎn)直線光柵尺,、角度編碼器,、旋轉(zhuǎn)編碼器、CNC數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)顯裝置,，這些產(chǎn)品廣泛應用于機床,、自動化系統(tǒng)和計量領(lǐng)域。HEIDENHAIN產(chǎn)品還包括長度計,、信號轉(zhuǎn)換器,、測頭和測試設備。

詳細了解HEIDENHAIN解決方案的亮點,，包括超高精度和可信賴的可重復性和高重復精度,。高過程可靠性、高動態(tài)性能,、操作簡單和高工作效率定讓您獲益匪淺,。

HEIDENHAIN角度編碼器：旋轉(zhuǎn)軸的全面解決方案

HEIDENHAIN角度編碼器可高精度測量角度,，精度可達數(shù)角秒,。豐富的產(chǎn)品為不同應用提供理想解決方案：封閉式編碼器設計堅固,，模塊型編碼器應用靈活，還包括配精密軸承的角度編碼器模塊,。因此,，在不同應用中都能實現(xiàn)過程的高可靠性和定位的高精度。

德國海德漢HEIDENHAIN角度編碼器內(nèi)置軸承角度編碼器

內(nèi)置軸承角度編碼器系統(tǒng)精度高,，是苛刻應用的理想選擇,，例如機床和印刷機。

德國海德漢 HEIDENHAIN 角度編碼器工作原理

德國海德漢（HEIDENHAIN）作為精密測量領(lǐng)域的企業(yè),，其生產(chǎn)的角度編碼器憑借高精度,、高可靠性等優(yōu)勢，廣泛應用于數(shù)控機床,、自動化設備等制造領(lǐng)域,。角度編碼器是一種能夠?qū)C械角度位置轉(zhuǎn)換為電信號的精密測量裝置，其工作原理基于光電,、電磁或電容等物理效應,，下面將從不同類型角度編碼器詳細解析其工作原理。

光電式角度編碼器工作原理

基本結(jié)構(gòu)

光電式角度編碼器主要由碼盤,、光源,、光電探測器、信號處理電路等部分組成,。碼盤是其核心部件,，通常由玻璃或金屬材料制成，表面刻有一系列明暗相間的編碼軌道,，這些軌道按照一定的規(guī)律分布,，形成不同的編碼圖案，如絕對式碼盤的二進制編碼或增量式碼盤的均勻柵格,。光源一般采用發(fā)光二極管（LED）,，用于產(chǎn)生穩(wěn)定的光信號；光電探測器則由多個光敏元件組成,，用于接收透過碼盤的光信號,，并將其轉(zhuǎn)換為電信號 。

HEIDENHAIN角度編碼器工作過程

當碼盤隨著被測軸一起旋轉(zhuǎn)時,，光源發(fā)出的光線透過碼盤上的透光區(qū)域照射到光電探測器上,，光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，產(chǎn)生高電平,；而當光線被碼盤上的不透光區(qū)域遮擋時,，光電探測器輸出低電平,。這樣，碼盤的旋轉(zhuǎn)就被轉(zhuǎn)換為一系列高低電平變化的脈沖信號,。對于增量式光電角度編碼器,，碼盤上的柵格均勻分布，每旋轉(zhuǎn)一個柵格,，光電探測器就會輸出一個脈沖信號,，通過對脈沖信號進行計數(shù)，就可以計算出碼盤的旋轉(zhuǎn)角度和速度,。例如,，若碼盤上有 1000 個柵格，當計數(shù)到 100 個脈沖時,，就表示碼盤旋轉(zhuǎn)了 36°（360°÷1000×100）,。

對于絕對式光電角度編碼器，碼盤上的編碼軌道按照二進制或其他編碼方式排列,，每個位置都對應著的編碼,。當碼盤旋轉(zhuǎn)到某一位置時，光電探測器會輸出一組特定的二進制編碼,，通過對這組編碼進行解碼,，就可以直接確定碼盤的絕對角度位置，無需像增量式編碼器那樣進行累計計數(shù),，從而避免了斷電丟失數(shù)據(jù)等問題,。

信號處理

光電探測器輸出的電信號通常比較微弱，且容易受到噪聲干擾,，因此需要經(jīng)過信號處理電路進行放大,、濾波、整形等處理,。放大電路用于提高信號的幅度,，濾波電路可以去除高頻噪聲，整形電路則將不規(guī)則的信號轉(zhuǎn)換為標準的方波信號,，以便后續(xù)的計數(shù)和處理,。此外，為了提高測量精度和抗干擾能力,，海德漢光電式角度編碼器還采用了細分技術(shù),，即將一個脈沖信號細分為多個更小的脈沖，從而實現(xiàn)更高的分辨率,。

電磁式角度編碼器工作原理

HEIDENHAIN角度編碼器基本結(jié)構(gòu)

電磁式角度編碼器主要由感應盤,、激磁線圈、感應線圈、信號處理電路等組成,。感應盤通常由鐵磁材料制成,，表面刻有周期性變化的磁性圖案；激磁線圈用于產(chǎn)生交變磁場,，感應線圈則用于感應磁場的變化并產(chǎn)生感應電動勢,。

工作過程

當激磁線圈通入交變電流時，會產(chǎn)生交變磁場,，該磁場作用于感應盤上,。由于感應盤表面的磁性圖案不同,，會導致磁場在感應盤上的分布發(fā)生變化,。當感應盤隨著被測軸旋轉(zhuǎn)時，感應線圈所處的磁場強度和方向也會發(fā)生周期性變化,，根據(jù)電磁感應原理,，感應線圈中就會產(chǎn)生相應的感應電動勢。感應電動勢的大小和相位與感應盤的旋轉(zhuǎn)角度密切相關(guān),。通過對感應電動勢的大小和相位進行檢測和分析,，就可以計算出感應盤的旋轉(zhuǎn)角度。

信號處理

感應線圈輸出的感應電動勢同樣是微弱的模擬信號,，需要經(jīng)過信號處理電路進行放大,、濾波、解調(diào)等處理,。放大和濾波過程與光電式編碼器類似,，解調(diào)電路則用于從感應電動勢中提取出與角度相關(guān)的信息。經(jīng)過處理后的信號可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,，以便進行角度的精確計算和顯示,。

電容式角度編碼器工作原理

HEIDENHAIN角度編碼器基本結(jié)構(gòu)

電容式角度編碼器主要由定極板、動極板,、信號處理電路等組成,。定極板和動極板通常由金屬材料制成，它們之間形成電容,。動極板與被測軸相連,，能夠隨著被測軸一起旋轉(zhuǎn)。

工作過程

當動極板隨著被測軸旋轉(zhuǎn)時,，動極板與定極板之間的相對位置發(fā)生變化,，根據(jù)電容的計算公式C=dεS

（其中C

為電容，ε

為介電常數(shù),，S

為極板正對面積,，d

為極板間距），電容值會發(fā)生相應的變化。通過檢測電容值的變化,，就可以確定動極板的旋轉(zhuǎn)角度,，進而得到被測軸的角度位置。例如,，當動極板旋轉(zhuǎn)使極板正對面積增大時,，電容值增大；反之,，電容值減小,。

HEIDENHAIN角度編碼器信號處理

電容值的變化是一個微小的量，需要通過高精度的電容檢測電路將其轉(zhuǎn)換為電信號,。常用的方法是將電容值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或頻率的變化,，然后經(jīng)過放大、濾波,、整形等處理,，最終得到與角度相關(guān)的數(shù)字信號，實現(xiàn)角度的測量,。

海德漢 HEIDENHAIN 角度編碼器通過上述不同類型的工作原理,，將機械角度位置精確地轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)過一系列信號處理,，為工業(yè)自動化等領(lǐng)域提供了可靠的角度測量解決方案,。其高精度、高可靠性的性能得益于先進的制造工藝和信號處理技術(shù),，能夠滿足各種高精度測量場合的需求,。