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    光电编码器介绍

    光电编码器是采用光电技术将角位移变成电信号用于位置(角度)检测和控制,在时间的配合下可检测速度的传感器。它具有体积小、重量轻、品种多、功能全、精度高、响应频率高、耗能低、性能稳定可靠、使用寿命长等特,已广泛地应用于国民经济和国防建设各个领域。

    光电编码器一般由光源、码盘、检测光栅、光电转换器件、电子电路、机械结构等组成。

    光电编码器根据工做原理可分为增量式编码器和绝对式编码器两种,将两种结合起来形成了混合式光电编码器。

    1、增量式光电编码器

    增量式光电编码器是属于光栅传感器。它是利用光闸式莫尔条纹技术原理而工作,是将角位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号变成计数脉冲,用脉冲的数表示位移的大小。可见,增量式光电编码器以转动时输出脉冲来表征其位置。当编码器不动或断电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置,停电后编码器不能有任何的移动,当来电时编码器输出脉冲过程中不能有干扰,否则丢失脉冲,计数设备计数的零点就会偏移,而且是无法知道偏移量。

    增量式光电编码器旋转时其旋转方向判别和脉冲数量的增减计数依靠判向电路和计数器来实现。一般具有三组方波脉冲,A、B和Z相。A B两组相位差90度,作为判向,Z相为每转一周一个脉冲,用于基准点定位,即“0”位信号。

    2、绝对式光电编码器

    绝对式光电编码器是属于码盘式位移传感器。它是由编码器的码盘上提取信号码。绝对式光电编码器旋转时有与位置对应的代码输出,从代码表佂的数值和变化便可以判别正反方向和所处的位置,不需判向电路。绝对式光电编码器由机械位置决定的每个位置具有唯一性,也就是由码盘的位置决定的。不受停电、干扰的影响,无需记忆,无需找参考点,需要知道位置直接去读取。因此绝对式编码器抗干扰性强,数据可靠。它是以二进制编码,分辨率为θ=360°/2n,n 为码道数,即为编码器的位数。绝对式编码器直接读出角度坐标值,无积累误差。

    3、混合式光电编码器 

    混合式光电编码器是增量式光电编码器和绝对式光电编码器的组合,它输出两组信息。一组信息用于磁极信号,具有绝对式功能,另一组则是增量式输出信息。

    4、特点与应用

    1、具有体积小、安装方便、抗干扰性强。

    2、高转速:最高可达6000rpm,高频响0~100kHz。应用户要求最高可达300KHZ,有此要求时,订货请注明。

    3、分辨率范围宽:10~10000P/R,标准应用温度-10℃~70℃。

    4、轴载荷能力强、耐冲击、抗震好、可靠性高、工作寿命长。

    5、带短路保护电路,驱动器输出,延长信号传输距离,增强抗干扰能力。

    6、应用于自动控制、自动测量等自动化领域中。如数控机床、伺服电机、高速电梯、机器人、轧钢机械、纺织机械、印刷机械、轻工机械、汽车工业、金融电子、加油机、流量机、试验机及办公室自动化仪器仪表等行业。


名词解释

输出脉冲(PPR)
每转输出的方波(矩形波)数。
分辨率
增量式光电编码器主轴转一周所产生的输出信号基本周期数,即每转脉冲数。绝对式光电编码器一般以码道数n来表示,或以分辨θ表示(θ=360°/2n )。
精度
精度是一种度量在所选定的分辨率范围内,确定任意脉冲(信号)对另一脉冲(信号)位置的能力,通常用角度值来表示。精度是由码盘的加工精度、码盘的安装精度,旋转精度、光电转换等因素构成。
信号稳定性
信号稳定性是指在实际运行条件下保持规定精度的能力。影响编码器输出信号稳定性的主要原因是环境电磁干扰、温度变化、光源变化和编码器所受的外界力等。
最高响应频率
在一秒内能响应的最大脉冲数。
最高响应频率(HZ)=最大响应转数(rpm)/60×(脉冲数/转)。
最大响应转数
在一分钟内能响应的最大转数。
最大响应转数(rpm)=最高响应频率 (HZ)/(脉冲数/转)×60。
时针方向
编码器轴头转向与时针转向相同为顺时针CW,相反为逆时针CCW。
输出波形
输出信号的波形。
输出信号相位差
两相输出时,输出波形相对相位的差, 比如A、B相相差90°。
电源电压
光电编码器正常的工作电压。
输出电压
输出脉冲的电压,输出电压随输出电流而变化。
输出电阻
输出电路的内部电阻。
最小负载阻抗
输出电路中所允许的负载阻抗最小值。
上升、下降时间
脉冲从幅度10%处上升到90%处所需的时间。脉冲从幅度90%处下降到10%处所需的时间。
绝缘阻抗(MΩ)
编码器的所有外露线与壳体之间的阻抗。
消耗电流
编码器在规定的电压下的最大工作电流。
允许轴负载
编码器轴所能承受的轴向及径向的最大负载。
启动力矩
使处于静止状态的编码器轴旋转最小的力矩。

输出方式

 集电极开路输出 
(Open Collector)
通过输出端的NPN晶体管,其发射极连接至OV,集电极作为输出端。在编码器的供电电压和信号接收装置的电压不一致的情况下采用。 
 电压输出 
(Voltage Output)
通过输出的NPN晶体管,将其发射极连接至OV,集电极与+Vcc和负载电阻相连作为输出端。在编码器的供电电压和信号接收装置的电压一致的情况下建议采用。
 互补输出 
(Complemental Output)
由两个分别为PNP型和NPN型的三极管组成。当其中一个三级管导通时,另一个三级管则关闭。具有高输入阻抗和低输出阻抗。因此在低阻抗情况下可以提供大范围的电流。输入输出信号的相位相同、频率范围宽,适合长距离传输。
 线驱动输出 
(Line Driver)
将线驱动专用IC芯片用于编码器输出电路,由于它具有高速响应和良好的抗噪声性能,适宜长距离传输。
 推挽式输出 
(Totem pole)
由两个NPN型三级管组成,当其中一个三极管导通时,则另一个三极管关闭。电流通过输出端两个晶体管,向二个方向流入,始终输出电流,阻抗低,噪声和变形波的影响小。

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