增量式光电编码器用于精度要求不高，增量式光电编码器

很多朋友对增量式光电编码器用于精度要求不高，增量式光电编码器不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

增量式光电编码器的原理与结构增量式光电编码器的特点是每一个输出脉冲信号对应一个增量位移，但输出脉冲无法区分该位置的增量。它能产生相当于位移增量的脉冲信号，作用是为连续位移和位移变化(速度)的离散化或增量提供一种传感方法，是相对于一个参考点的相对位置增量，不能直接检测轴的绝对位置信息。

一般来说，增量式光电编码器输出A、B相差90度的两个脉冲信号(所谓两组正交输出信号)，以便于判断旋转方向。同时还有一个Z相符号(指示)脉冲信号作为参考零位，码盘每转一周只发出一个符号信号。标记脉冲通常用于指示机械位置或清除累积量。增量式光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成，如图1-1所示。

码盘上刻有等间距的径向透光间隙，相邻两个透光间隙之间表示一个增量周期；检测光栅上刻有与码盘相对应的两组透光间隙A和B，用于通过或阻挡光源与光电检测装置之间的光线。它们的节距等于码盘上的节距，两组透光间隙错开1/4节距，使光电检测器件输出的信号相位相差90度。

当码盘随待测转轴转动时，检测光栅不动，光线通过码盘和检测光栅上的缝隙照射到光电检测装置上，光电检测装置输出两组类似正弦波、相位差为90度的电信号，电信号经转换电路处理后可获得待测转轴的转角或速度信息。增量式光电编码器输出信号波形如图1-2所示。

增量式光电编码器的优点是：原理简单，易于实现；机械的平均寿命可达数万小时以上；分辨率高；抗干扰能力强，信号传输距离远，可靠性高。它的缺点是不能直接读取转轴的绝对位置信息。

图1-2增量式光电编码器输出信号波形1.2.2基本技术指标在增量式光电编码器的使用过程中，通常会对其技术指标提出不同的要求，其中最关键的是其分辨率、精度、输出信号的稳定性、响应频率和信号输出形式。(1)分辨率光电编码器的分辨率用编码器轴旋转一周所产生的输出信号的基本周期数来表示，即每转的脉冲数(PPR)。

码盘上透明狭缝的数量等于编码器的分辨率。码盘上刻的狭缝越多，编码器的分辨率越高。在工业电气传动中，根据不同的应用对象，可选用分辨率为500~6000PPR的增量式光电编码器，最高分辨率可达数万PPR。交流伺服电机控制系统通常采用分辨率为2500PPR的编码器。另外，光电转换信号的逻辑处理可以得到倍频或倍频的脉冲信号，从而进一步提高分辨率。

(2)精密增量式光电编码器的精度与分辨率无关，是两个不同的概念。精度衡量在选定的分辨率范围内确定任何脉冲相对于另一个脉冲的位置的能力。精度通常用度、分或秒来表示。编码器的精度与码盘透光间隙的加工质量、码盘机械转动的制造精度和安装工艺有关。

(3)输出信号的稳定性编码器输出信号的稳定性是指在实际工作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因素有温度引起的电子器件漂移、外界施加在编码器上的变形力以及光源特性的变化。由于温度和电源变化的影响，编码器的电子电路不能保持规定的输出特性，因此在设计和使用时应充分考虑。

(4)响应频率编码器输出的响应频率取决于光电检测器件和电子处理电路的响应速度。当编码器高速旋转时，如果其分辨率高，则编码器输出的信号频率也会高。如果光电检测器件和电子电路元件的工作速度不能与之相适应，输出波形可能会严重失真，甚至出现脉冲丢失。因此，输出信号不能准确地反映轴的位置信息。

因此，当每个编码器的分辨率一定时，其最大转速也一定，即其响应频率是有限的。编码器的最大响应频率、分辨率和最大转速之间的关系如公式(1-1)所示。(5)信号输出形式在大多数情况下，直接从编码器的光电检测装置获得的信号电平低，波形不规则，不能满足控制、信号处理和远距离传输的要求。

因此，这个信号必须在编码器中放大和整形。处理后的输出信号通常类似于正弦波或矩形波。由于矩形波输出信号易于数字处理，因此在定位控制中得到广泛应用。当用正弦波输出信号时，基本消除了定位停止时的振荡现象，用电子插值法很容易以较低的成本获得较高的分辨率。

信号输出图腾柱增量式光电编码器有：集电极开路输出、电压输出、线驱动器输出、互补输出和推挽输出。集电极开路输出在编码器的输出侧使用一个NPN晶体管，将晶体管的发射极连接到0V，断开集电极与Vcc之间的端子，并将集电极用作输出端子。

当编码器的电源电压与信号接收设备的电压不一致时，建议使用这种输出电路。输出电路如图1-3所示。主要应用领域是电梯、纺织机械、涂油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械。

图1-3集电极开路输出电路的电压输出这种输出方式在编码器的输出侧使用一个NPN晶体管，晶体管的发射极接0V，集电极接Vcc和负载电阻作为输出端。当编码器的电源电压与信号接收设备的电压一致时，推荐使用这种输出电路。输出电路如图1-4所示。

主要应用领域是电梯、纺织机械、涂油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械。图1-4电压输出电路线驱动输出这种输出模式将线驱动IC芯片(26LS31)用于编码器输出电路。由于其高速响应和良好的抗噪声性能，线驱动输出适合长距离传输。输出电路如图1-5所示。主要应用领域有伺服电机、机器人、数控加工机械等。

图1-5线驱动输出电路的互补输出这种输出模式由两个晶体管组成，分别为PNP和NPN。当一个晶体管导通时，另一个晶体管关断。这种输出形式具有高输入阻抗和低输出阻抗，因此在低阻抗的情况下也能提供大范围的电源。由于输入输出信号相位相同，频率范围宽，适合远距离传输。输出电路如图1-6所示。主要用于电梯领域或特殊领域。

图1-6互补输出电路的推挽输出这种输出模式由上下两个NPN晶体管组成。当一个晶体管导通时，另一个晶体管关断。电流通过输出端的两个晶体管双向流动，始终输出电流。所以阻抗低，受噪声和变形波影响小。输出电路如图1-7所示。主要应用领域是电梯、纺织机械、涂油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械。

图1-7推挽输出电路

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