德國(guó)亨士樂(lè)hengstler不銹鋼光電編碼器
常用的光電式編碼器為增量光電編碼器，亦稱光電碼盤、光電脈沖發(fā)生器、光電脈沖編碼器等，它把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是數(shù)控機(jī)床上常用的一種角位移檢測(cè)元件，也可用于角速度檢測(cè)。從名字我們能知道，光電編碼器是通過(guò)光線來(lái)檢測(cè)位置信號(hào)的。一個(gè)光電編碼器主要包含四種原件：光源（通常為L(zhǎng)ED）、傳感器、可旋轉(zhuǎn)的碼盤、遮光掩碼盤。光電編碼器的測(cè)量精度取決于它所能分辨的zui小角度，而這與碼盤圓周的條紋數(shù)有關(guān)，即分辨角α＝360°/狹縫數(shù)。如條紋數(shù)為1024，則分辨角α＝360°/1024＝0.352°。光電編碼器的輸出信號(hào)A、和B、為差動(dòng)信號(hào)。差動(dòng)信號(hào)大大提高了傳輸?shù)目垢蓴_能力。在數(shù)控系統(tǒng)中，常對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行倍頻處理，以進(jìn)一步提高分辨力。例如，配置2000脈沖／r光電編碼器的伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)8mm螺距的滾珠絲杠，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)4倍頻處理后，相當(dāng)于8000脈沖／r的角度分辨力，對(duì)應(yīng)工作臺(tái)的直線分辨力由倍頻前的0.004mm提高到0.001mrn。光電式編碼器的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有接觸磨損，碼盤壽命長(zhǎng)，允許轉(zhuǎn)速高，而且zui外圈每片寬度可做得很小，因而精度高。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)要高，光源壽命偏短。

在與被測(cè)軸同心的碼盤上刻制了按一定編碼規(guī)則形成的遮光和透光的軌道。碼盤的一邊是發(fā)光LED，另一邊則是接收光線的傳感器。碼盤隨著被測(cè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使得透過(guò)碼盤的光束產(chǎn)生間斷，通過(guò)光電器件的接收和電路的處理，產(chǎn)生特定電信號(hào)的輸出，再經(jīng)過(guò)數(shù)字處理可計(jì)算出位置和速度信息。在光電編碼器中每個(gè)傳感器用于一路信號(hào)的檢測(cè)。一條碼道可以配合兩個(gè)傳感器進(jìn)行檢測(cè)，這兩個(gè)傳感器檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)會(huì)有一定的相位偏差。從這組帶相位差的信號(hào)我們可以得到更多的信息比如旋轉(zhuǎn)方向。如果我們需要零位信號(hào)用于脈沖計(jì)數(shù)的校正，通常碼盤上還會(huì)有另一條軌道用于產(chǎn)生零位信號(hào)。采用光學(xué)相位陣技術(shù)的光電編碼器比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加可靠。光學(xué)相位陣技術(shù)的原理是采集多路信號(hào)的平均值作為一路信號(hào)，所以帶來(lái)的好處是采集的信號(hào)更加穩(wěn)定可靠，適合應(yīng)用在一些更復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中，例如采礦，重型機(jī)械等。因?yàn)樵谶@些環(huán)境中振動(dòng)和沖擊會(huì)影響傳統(tǒng)編碼器的信號(hào)采集。另外采用光學(xué)相位陣技術(shù)的編碼器在安裝精度上的要求也比傳統(tǒng)光學(xué)編碼器要低。德國(guó)亨士樂(lè)hengstler不銹鋼光電編碼器

為了適應(yīng)高速、高精度數(shù)字伺服系統(tǒng)的需要，先后又發(fā)展了高分辨率的光電脈沖編碼器。現(xiàn)在已有使用每轉(zhuǎn)發(fā)出10萬(wàn)乃至幾百萬(wàn)個(gè)脈沖的編碼器，該類光電脈沖編碼器裝置內(nèi)部應(yīng)用了微處理器。光學(xué)編碼器通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)可以達(dá)到非常高的精度，單圈分辨率也可以超過(guò)4百萬(wàn)個(gè)脈沖。這些優(yōu)勢(shì)使得光學(xué)編碼器在很多對(duì)分辨率要求很高的場(chǎng)合占有一席之地，例如：電腦的鼠標(biāo)，復(fù)印機(jī)或是醫(yī)療機(jī)械。通過(guò)光學(xué)相位陣技術(shù)的應(yīng)用，光電編碼器也可以在更惡劣的環(huán)境中使用，例如塔基。盡管在一些惡劣的環(huán)境下我們可能會(huì)考慮磁性編碼器，但我們需要考慮一個(gè)問(wèn)題：究竟是光電編碼器的精度和分辨率對(duì)我們的系統(tǒng)更重要，還是磁性編碼器的可靠性更重要。光電編碼器采用光線來(lái)識(shí)別當(dāng)前的位置。磁性編碼器的原理也類似，只不過(guò)采用磁場(chǎng)信號(hào)。在磁性編碼器內(nèi)部采用一個(gè)磁性轉(zhuǎn)盤和磁阻傳感器。磁性轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)會(huì)引起內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，磁阻傳感器檢測(cè)到磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化后再經(jīng)過(guò)電路的信號(hào)處理即可輸出信號(hào)。磁性轉(zhuǎn)盤的磁極數(shù)，磁阻傳感器的數(shù)量及信號(hào)處理的方式?jīng)Q定了磁性編碼器的分辨率。采用磁場(chǎng)原理產(chǎn)生信號(hào)的優(yōu)勢(shì)是磁場(chǎng)信號(hào)不會(huì)受到灰塵，濕氣，高溫及振動(dòng)的影響。

磁性編碼器經(jīng)常也被稱為磁電式編碼器，是一種新型的角度或者位移測(cè)量裝置，其原理是采用磁阻或者霍爾元件對(duì)變化的磁性材料的角度或者位移值進(jìn)行測(cè)量。磁性材料角度或者位移的變化會(huì)引起一定電阻或者電壓的變化，通過(guò)放大電路對(duì)變化量進(jìn)行放大，通過(guò)單片機(jī)處理后輸出脈沖信號(hào)或者模擬量信號(hào)，達(dá)到測(cè)量的目的。磁性編碼器的結(jié)構(gòu)分為采樣檢測(cè)和放大輸出兩部分，采用檢測(cè)一般采用橋式電路來(lái)完成，有半橋和全橋兩種，放大輸出一般通過(guò)三極管和運(yùn)放等器件去實(shí)現(xiàn)。同傳統(tǒng)的光電式和光柵式編碼器相比，磁性編碼器具有抗振動(dòng)、抗腐蝕、抗污染、抗干擾和寬溫度的特性，可應(yīng)用于傳統(tǒng)的光電編碼器不能適應(yīng)的領(lǐng)域。磁性編碼器是專門為惡劣環(huán)境設(shè)計(jì)的編碼器，這些場(chǎng)合一般要求寬的溫度特性，能夠抵御強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊，很高的防護(hù)等級(jí)。除此之外，我們還擁有可靠的信號(hào)輸出電路，簡(jiǎn)單的安裝方式，可以大大減小停工周期的損失。通常情況下用于冶金，造紙和木工機(jī)械。高性能磁性編碼器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、機(jī)械制造、船舶、紡織、印刷、航空、航天、雷達(dá)、通訊、軍工等領(lǐng)域。

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