光栅传感器与光电编码器
光栅尺和编码器的区别
光栅尺和编码器的区别下面将详细探讨光栅尺和编码器的区别。
首先，我们将介绍两者的基本概念，然后通过比较它们的特性和应用来展示它们的差异。
一、基本概念1、光栅尺：光栅尺是一种利用光栅和光电检测技术进行测量或位置反馈的装置。
其工作原理是利用一对相对移动的光栅，通过测量光栅的相对位移来计算物体的位置或位移。
2、编码器：编码器是一种用于测量旋转角度或位置的装置。
它通过读取旋转编码器的脉冲数来测量旋转角度或位置。
编码器可以用于许多不同的应用，例如电机控制、机器人定位等。
二、特性比较1、分辨率：光栅尺的分辨率通常高于编码器。
由于光栅尺采用高精度光栅，其分辨率可以非常高，达到微米甚至纳米级别。
而编码器的分辨率通常较低，一般只有几十到几百个脉冲。
2、线性度：光栅尺的线性度通常优于编码器。
由于光栅尺采用一对相对移动的光栅，其测量结果不受机械误差的影响，因此其线性度很高。
而编码器的线性度受限于编码器的设计以及使用环境的影响，可能会有一些误差。
3、环境适应性：光栅尺对环境的变化较为敏感，例如温度、湿度和机械振动等，这些因素都可能影响光栅尺的测量精度。
而编码器对环境的变化不太敏感，因此更适合在恶劣环境下使用。
4、成本：一般来说，光栅尺的成本高于编码器。
光栅尺需要精密加工和制造，而且需要高质量的光电检测器。
编码器虽然也需要一定程度的加工和制造，但其结构相对简单，成本较低。
三、应用比较1、测量与反馈控制：在测量和反馈控制方面，光栅尺是一种常见的位置传感器。
它被广泛应用于各种高精度测量和反馈控制应用中，例如机床、运动控制系统等。
编码器则通常用于电机控制和机器人定位等应用中，通过读取编码器的脉冲数来控制电机的旋转角度或位置。
2、速度和位置控制：在速度和位置控制方面，编码器和光栅尺都可以使用。
但是，由于编码器的线性度和精度较低，它通常被用于低精度应用中，例如速度控制或简单位置控制。
而光栅尺则更适合高精度应用，例如高速运动控制系统或精密加工设备。
角度编码器的工作原理
角度编码器的工作原理
角度编码器可以将物理位置的旋转角度转化为数字电子信号，从而提供精确的位置和速度信息。
其工作原理基于光电传感器和旋转光栅，其大致过程如下：
1. 光电传感器：角度编码器内置了一组光电传感器，它们位于旋转轴上方一定距离处，并沿着旋转轴成环形分布。
传感器通常是二极管光电开关或光电二极管，它们发射出的红外光通过旋转光栅反射后，被传感器捕捉。
2. 旋转光栅：旋转光栅由一组半透明和不透明线条组成，与输出轴相连，可自由旋转。
光栅的线条数量决定了分辨率（角度编码器能读取到物理位置旋转的最小角度），典型的分辨率为360、720、1024、2048或4096线。
3. 信号生成：当旋转光栅旋转时，它会使得光线通过透明和不透明线条的变化从而形成正弦波和余弦波信号。
光电传感器捕捉的这些光强度变化形成了光电脉冲信号，这些信号反馈到编码器输出接口上。
4. 转角计算：通过分析这些脉冲信号的频率和相位差，编码器系统能够计算出旋转光栅的相对位置，也就是输出轴位置与起始位置之间的角度值，这个角度值可以用来计算出物理位置的旋转角度。
总之，角度编码器的工作原理基于光电传感器和旋转光栅，通过捕捉光强度变化和相位差等信息，可以将物理位置的旋转角度转化为数字电子信号，并提供高精
度、高可靠的旋转位置和速度信息。
光电编码器详解
光电编码器光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器;这是目前应用最多的传感器,光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成;根据检测原理,编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式;根据其刻度方法及信号输出形式,可分为增量式、绝对式以及混合式三种;绝对脉冲编码器:APC增量脉冲编码器:SPC1.光电编码器原理光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器;这是目前应用最多的传感器,光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成;光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔;由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号,其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速;此外,为判断旋转方向,码盘还可提供相位相差90°的脉冲信号;增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90,从而可方便地判断出旋转方向,而Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位;增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移,但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量;它能够产生与位移增量等值的脉冲信号,其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化速度的传感方法,它是相对于某个基准点的相对位置增量,不能够直接检测出轴的绝对位置信息;一般来说,增量式光电编码器输出A、B两相互差90度角的脉冲信号即所谓的两组正交输出信号,从而可方便地判断出旋转方向;同时还有用作参考零位的Z相标志指示脉冲信号,码盘每旋转一周,只发出一个标志信号;标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零;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;码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙,相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期；检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙,用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线;它们的节距和码盘上的节距相等,并且两组透光缝隙错开1/4节距,使得光电检测器件输出的信号在相位上相差电度角;当码盘随着被测转轴转动时,检测光栅不动,光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上,光电检测器件就输出两组相位相差电度角的近似于正弦波的电信号,电信号经过转换电路的信号处理,可以得到被测轴的转角或速度信息;增量式光电编码器的优点是：原理构造简单、易于实现；机械平均寿命长,可达到几万小时以上；分辨率高；抗干扰能力较强,信号传输距离较长,可靠性较高;其缺点是它无法直接读出转动轴的绝对位置信息;1.1.2基本技术规格在增量式光电编码器的使用过程中,对于其技术规格通常会提出不同的要求,其中最关键的就是它的分辨率、精度、输出信号的稳定性、响应频率、信号输出形式;1分辨率光电编码器的分辨率是以编码器轴转动一周所产生的输出信号基本周期数来表示的,即脉冲数/转PPR;码盘上的透光缝隙的数目就等于编码器的分辨率,码盘上刻的缝隙越多,编码器的分辨率就越高;在工业电气传动中,根据不同的应用对象,可选择分辨率通常在500~6000PPR的增量式光电编码器,最高可以达到几万PPR;交流伺服电机控制系统中通常选用分辨率为2500PPR的编码器;此外对光电转换信号进行逻辑处理,可以得到2倍频或4倍频的脉冲信号,从而进一步提高分辨率;2精度增量式光电编码器的精度与分辨率完全无关,这是两个不同的概念;精度是一种度量在所选定的分辨率范围内,确定任一脉冲相对另一脉冲位置的能力;精度通常用角度、角分或角秒来表示;编码器的精度与码盘透光缝隙的加工质量、码盘的机械旋转情况的制造精度因素有关,也与安装技术有关;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因素是温度对电子器件造成的漂移、外界加于编码器的变形力以及光源特性的变化;由于受到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,在设计和使用中都要给予充分考虑;4响应频率编码器输出的响应频率取决于光电检测器件、电子处理线路的响应速度;当编码器高速旋转时,如果其分辨率很高,那么编码器输出的信号频率将会很高;如果光电检测器件和电子线路元器件的工作速度与之不能相适应,就有可能使输出波形严重畸变,甚至产生丢失脉冲的现象;这样输出信号就不能准确反映轴的位置信息;所以,每一种编码器在其分辨率一定的情况下,它的最高转速也是一定的,即它的响应频率是受限制的;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器件获取的信号电平较低,波形也不规则,还不能适应于控制、信号处理和远距离传输的要求;所以,在编码器内还必须将此信号放大、整形;经过处理的输出信号一般近似于正弦波或矩形波;由于矩形波输出信号容易进行数字处理,所以这种输出信号在定位控制中得到广泛的应用;采用正弦波输出信号时基本消除了定位停止时的振荡现象,并且容易通过电子内插方法,以较低的成本得到较高的分辨率;增量式光电编码器的信号输出形式有：集电极开路输出Open Collector、电压输出Voltage Output、线驱动输出Line Driver、互补型输出Complemental Output和推挽式输出Totem Pole;集电极开路输出这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN晶体管,将晶体管的发射极引出端子连接至0V,断开集电极与+Vcc的端子并把集电极作为输出端;在编码器供电电压和信号接受装置的电压不一致的情况下,建议使用这种类型的输出电路;主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等;电压输出这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN晶体管,将晶体管的发射极引出端子连接至0V,集电极端子与+Vcc和负载电阻相连,并作为输出端;在编码器供电电压和信号接受装置的电压一致的情况下,建议使用这种类型的输出电路;主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等;线驱动输出这种输出方式将线驱动专用IC芯片26LS31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,使得线驱动输出适宜长距离传输;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;互补型输出这种输出方式由上下两个分别为PNP型和NPN型的三极管组成,当其中一个三极管导通时,另外一个三极管则关断;这种输出形式具有高输入阻抗和低输出阻抗,因此在低阻抗情况下它也可以提供大范围的电源;由于输入、输出信号相位相同且频率范围宽,因此它适合长距离传输;主要应用于电梯领域或专用领域;推挽式输出这种输出方式由上下两个NPN型的三极管组成,当其中一个三极管导通时,另外一个三极管则关断;电流通过输出侧的两个晶体管向两个方向流入,并始终输出电流;因此它阻抗低,而且不太受噪声和变形波的影响;主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等;绝对式编码器旋转增量值编码器以转动时输出脉冲,通过计数设备来计算其位置,当编码器不动或停电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置;这样,当停电后,编码器不能有任何的移动,当来电工作时,编码器输出脉冲过程中,也不能有干扰而丢失脉冲,不然,计数设备计算并记忆的零点就会偏移,而且这种偏移的量是无从知道的,只有错误的生产结果出现后才能知道;解决的方法是增加参考点,编码器每经过参考点,将参考位置修正进计数设备的记忆位置;在参考点以前,是不能保证位置的准确性的;为此,在工控中就有每次操作先找参考点,开机找零等方法;这样的方法对有些工控项目比较麻烦,甚至不允许开机找零开机后就要知道准确位置,于是就有了绝对编码器的出现;绝对编码器是直接输出数字量的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道,每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区数目是双倍关系,码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数;这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码;显然,码道越多,分辨率就越高,对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器,其码盘必须有N条码道;绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制葛莱码方式进行光电转换的;绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形,绝对编码器可有若干编码,根据读出码盘上的编码,检测绝对位置;编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等;它的特点是：1.可以直接读出角度坐标的绝对值；2.没有累积误差；3.电源切除后位置信息不会丢失;但是分辨率是由二进制的位数来决定的,也就是说精度取决于位数,目前有10位、14位等多种;绝对型旋转光电编码器,因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆,已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制;绝对编码器光码盘上有许多道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16线;;;;;;编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码格雷码,这就称为n位绝对编码器;这样的编码器是由码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响;绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置;这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了;由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器,已经越来越多地应用于工控定位中;绝对型编码器因其高精度,输出位数较多,如仍用并行输出,其每一位输出信号必须确保连接很好,对于较复杂工况还要隔离,连接电缆芯数多,由此带来诸多不便和降低可靠性,因此,绝对编码器在多位数输出型,一般均选用串行输出或总线型输出,德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI同步串行输出;旋转单圈绝对式编码器,以转动中测量光码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈绝对式编码器;如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈绝对式编码器;编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘或多组齿轮,多组码盘,在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆;多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多,这样在安装时不必要费劲找零点,将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度;多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显,已经越来越多地应用于工控定位中;绝对值旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速端安装、辅助机械装置安装等多种形式;绝对值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出1．并行输出：绝对值编码器输出的是多位数码格雷码或纯二进制码,并行输出就是在接口上有多点高低电平输出,以代表数码的1或0,对于位数不高的绝对编码器,一般就直接以此形式输出数码,可直接进入PLC或上位机的I/O接口,输出即时,连接简单;但是并行输出有如下问题：1;必须是格雷码,因为是纯二进制码,在数据刷新时可能有多位变化,读数会在短时间里造成错码;2;所有接口必须确保连接好,因为如有个别连接不良点,该点电位始终是0,造成错码而无法判断;3;传输距离不能远,一般在一两米,对于复杂环境,最好有隔离;4;对于位数较多,要许多芯电缆,并要确保连接优良,由此带来工程难度,同样,对于编码器,要同时有许多节点输出,增加编码器的故障损坏率;2．串行SSI输出：串行输出就是通过约定,在时间上有先后的数据输出,这种约定称为通讯规约,其连接的物理形式有RS232、RS422TTL、RS485等;由于绝对值编码器好的厂家都是在德国,所以串行输出大部分是与德国的西门子配套的,如SSI同步串行输出;串行输出连接线少,传输距离远,对于编码器的保护和可靠性就大大提高了;一般高位数的绝对编码器都是用串行输出的;3．现场总线型输出现场总线型编码器是多个编码器各以一对信号线连接在一起,通过设定地址,用通讯方式传输信号,信号的接收设备只需一个接口,就可以读多个编码器信号;总线型编码器信号遵循RS485的物理格式,其信号的编排方式称为通讯规约,目前全世界有多个通讯规约,各有优点,还未统一,编码器常用的通讯规约有如下几种：PROFIBUS-DP； CAN；DeviceNet；Interbus等总线型编码器可以节省连接线缆、接收设备接口,传输距离远,在多个编码器集中控制的情况下还可以大大节省成本4．变送一体型输出有的绝对编码器,其信号已经在编码器内换算后直接变送输出,其有模拟量4—20mA输出、RS485数字输出、14位并行输出;三．连接绝对编码器的电气二次设备：连接绝对值编码器的设备可以是可编程控制器PLC、上位机,也可以是专用显示信号转换仪表,由仪表再输出信号给PLC或上位机;1．直接进入PLC或上位机：编码器如果是并行输出的,可以直接连接PLC或上位机的输入输出接点I/O,其信号数学格式应该是格雷码;编码器有多少位就要占用PLC的多少位接点,如果是24伏推挽式输出,高电平有效为1,低电平为0；如果是集电极开路NPN输出,则连接的接点也必须是NPN型的,其低电平有效,低电平为1;2．编码器如果是串行输出的,由于通讯协议的限制,后接电气设备必须有对应的接口;例如SSI串行,可连接西门子的S7-300系列的PLC,有SM338等专用模块,或S7-400的FM451等模块,对于其他品牌的PLC,往往没有专用模块或有模块也很贵;3．编码器如是总线型输出,接受设备需配专用的总线模块,例如PROFIBUS-DP;但是,如选择总线型输出编码器,在编码器与接收设备PLC中间,就无法加入其他显示仪表,如需现场显示,就要从PLC再转出信号给与信号匹配的显示仪表;有些协议自定义的RS485输出信号进PLC的RS485接口,需PLC具有智能编程功能;4．连接专用显示转换仪表：针对较多使用的SSI串行输出编码器,我公司提供专用的显示、信号转换仪表,由仪表进行内部解码、计算、显示、信号转换输出,再连接PLC或上位机;其优点如下：a.现场可以有直观的显示,直接在仪表上设置参数;b.专用程序读码解码、容错、内部计算,可以大大减少各个项目的编程工作量,提高稳定和可靠性;信号输出是由内部数字量直接计算,快速、准确;c.信号输出有多种形式,灵活方便,后面可连接各种PLC或上位机,通用性强;我公司各类连接SSI编码器的仪表一览表：GPMV0814、GPMV1016三位一体型GPMV0814绝对多圈编码器,其光电码盘读码解码、显示设定、信号转换三位一体,输出4—20mA模拟量、并行数字量RS485通讯可同时输出,连接各类PLC和上位机;一般的应用,可选同时两组输出型,一组信号连接PLC,另一组连接显示仪表,如需要增加开关输出,可从显示仪表设定输出;混合式绝对值编码器混合式绝对值编码器,它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置,带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息;光电编码器是一种角度角速度检测装置,它将输入给轴的角度量,利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量,具有体积小,精度高,工作可靠,接口数字化等优点;它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中;。
直流电机编码器原理
直流电机编码器原理
直流电机编码器是一种用于测量电机旋转位置和速度的装置。
它通常由光电传感器、光栅和计数器组成。
光电传感器是编码器的核心部件。
它由一个发光二极管和一个光敏二极管组成，安装在电机轴上。
光栅是由多个透明和不透明的带状条纹组成的圆盘，固定在电机端部。
当电机转动时，光栅上的条纹会依次通过光电传感器。
每当一根条纹通过时，光敏二极管会检测到光线的变化，并将其转换为电信号。
由于光栅上的条纹数量是已知的，所以可以通过计数器来记录通过光电传感器的条纹数量，从而确定电机的旋转角度和速度。
编码器通常可以提供单向编码和双向编码两种模式。
在单向编码模式下，只能检测电机的旋转方向，无法确定准确的位置。
在双向编码模式下，可以通过正反转的光栅条纹变化来确定电机的旋转位置和速度。
通过对编码器输出的电信号进行处理和解码，可以得到准确的电机转速和位置信息。
这些信息可以用来控制电机的转动，实现精确的控制。
总之，直流电机编码器利用光电传感器和光栅的特性来测量电机的旋转位置和速度，并通过计数器记录光栅条纹的变化来确定电机的旋转角度和速度。
这种编码器为实现电机的精确控制提供了重要的数据基础。
光电式编码器的工作原理
光电式编码器的工作原理
光电式编码器是一种通过光电传感器来测量物体位置和运动的
装置。
它由光源、光电传感器和编码盘等组成。
光源发出光束，经过编码盘上的光栅或光轴透过孔，然后被光电传感器接收并转换成电信号，最终由电路板处理和解码。
光电式编码器通常采用增量式编码方式来测量物体位置和运动。
增量式编码器根据编码盘上的光栅或光轴透过孔的变化来确定位置和运动。
编码盘上的光栅或光轴透过孔被分为多个等距的区域，每个区域代表一个编码位。
当物体运动时，光栅或光轴透过孔会相对于光电传感器产生变化，从而产生脉冲信号。
根据脉冲信号的数量和方向，可以确定物体的位置和运动方向。
光电式编码器具有精度高、反应速度快、抗干扰能力强等特点。
它广泛应用于机械加工、自动化控制、测量仪器等领域。
在机械加工中，光电式编码器可以用于控制机床的位置和速度，从而实现精确加工。
在自动化控制中，光电式编码器可以用于控制机器人的位置和姿态，从而实现精确的运动控制。
在测量仪器中，光电式编码器可以用于测量物体的位移和速度，从而提供准确的测量结果。
总之，光电式编码器通过光电传感器将光信号转换成电信号，利用光栅或光轴透过孔的变化来测量物体位置和运动。
它具有高精度、快速
响应和抗干扰能力强的优点，在多个领域都有广泛的应用。
光电编码器工作原理
光电编码器工作原理光电编码器是一种用于测量角度、位置和速度的重要装置。
它通过将光、电信号转化为数字信号来实现对物体的测量。
本文将介绍光电编码器的工作原理及其应用。
1. 光电编码器的基本原理光电编码器由光电传感器和编码盘两部分组成。
光电传感器接收光信号，并将其转化为电信号；编码盘是一种有规律的图案，由光和暗交替排列而成。
当光线射到编码盘上时，光电传感器会感受到由光和暗交替引起的光信号变化，并将其转化为电信号。
根据编码盘图案的不同，光电编码器可分为增量式和绝对式两种类型。
2. 增量式光电编码器的工作原理增量式光电编码器的编码盘上通常有两个光栅，分别为A相和B相。
A相光栅上的光信号与B相光栅上的光信号具有一定相位差。
当光电传感器接收到A相和B相信号后，可以通过信号的变化来判断物体的运动方向和速度。
当物体顺时针转动时，A相和B相信号的触发顺序为A→B→A'→B'；当物体逆时针转动时，触发顺序为A'→B'→A→B。
通过记录触发信号的次数和顺序，可以测量出物体的角度和速度。
3. 绝对式光电编码器的工作原理绝对式光电编码器在编码盘上添加了位移码和同步码。
位移码用于测量物体的具体位置，而同步码用于确定当前位置的起点。
通过读取编码盘上的位移码和同步码，光电传感器可以准确地确定物体的角度、位置和速度。
绝对式光电编码器的精度高，但制造成本也较高。
4. 光电编码器的应用领域光电编码器广泛应用于机器人、数控机床、电子设备等领域。
在机器人领域，光电编码器可用于测量机器人关节的角度和位置，实现精确的运动控制。
在数控机床领域，光电编码器可用于控制工件的位置、速度和加速度，确保加工的精度和稳定性。
在电子设备领域，光电编码器可用于调节电机的转速和位置，实现设备的精准控制。
总结：光电编码器是一种重要的测量装置，通过将光、电信号转化为数字信号来实现对物体的测量。
根据编码盘的不同，光电编码器可分为增量式和绝对式两种类型。
光栅编码器原理
光栅编码器原理
光栅编码器是一种将位置转换为光学信号的装置，常用于测量物体的位置、速度和运动方向。
它由光源、光栅、光电传感器和信号处理电路组成。
光源发出光线，经过光栅后被分成许多等间距的光斑，光斑的数量与光栅的划痕数量成正比。
当被测物体移动时，光栅和光斑也随之移动。
光电传感器接收到反射或透过物体的光斑，并将其转换为电信号。
光电传感器通常采用光电二极管或光电三极管，具有高灵敏度和快速响应的特点。
信号处理电路对光电传感器输出的电信号进行放大、滤波和数字化处理。
放大电路将信号增加到适合后续处理的幅度，滤波电路则消除干扰信号。
数字化处理将模拟信号转换为数字信号，并通过编码的方式表示位置信息。
光栅编码器的编码方法有两种：绝对编码和增量编码。
绝对编码器可以直接读取物体的绝对位置，不受电源断电等因素的影响。
而增量编码器只能读取物体的位移变化，需要一个基准点来确定位置。
在绝对编码器中，光栅上的每个划痕都有唯一的编码，可以直接转换为二进制码或格雷码。
通过读取光栅上的编码，可以准确地得知物体的位置。
在增量编码器中，光栅的划痕数量通常是固定的，但每个划痕的编码不同。
通过对比两个相邻时刻的编码，可以计算出物体的位移变化。
增量编码器一般结合使用两个光电传感器，可以确定物体的运动方向。
总的来说，光栅编码器通过将物体的位置转换为光学信号，实现对位置、速度和运动方向的测量。
在工业自动化、机器人、数控机床等领域具有广泛的应用。
光电编码器工作原理
光电编码器工作原理光电编码器是一种能够将机械位移转换成电信号的装置，它在工业自动化控制系统中起着至关重要的作用。
光电编码器通过光电传感器和编码盘之间的互动，能够准确地测量旋转或线性位移，将其转换成数字信号，从而实现位置、速度和加速度的测量。
本文将详细介绍光电编码器的工作原理。
光电编码器主要由光电传感器和编码盘两部分组成。
光电传感器负责发射和接收光信号，而编码盘则根据需要进行旋转或线性移动。
在光电编码器工作时，编码盘上的光栅或编码孔会随着机械位移的变化而产生相应的光信号变化。
光电传感器接收到这些光信号后，通过电子电路将其转换成数字信号输出，从而实现对机械位移的准确测量。
在光电编码器中，光栅和编码孔是至关重要的部分。
光栅通常由透明和不透明的条纹组成，当光线照射到光栅上时，会产生光信号的变化。
而编码孔则是一些固定在编码盘上的孔洞，当光线照射到编码孔上时，也会产生光信号的变化。
通过检测这些光信号的变化，光电传感器就能够准确地测量出编码盘的位移，进而实现对机械位移的测量。
除了光栅和编码孔，光电编码器中的光电传感器也是至关重要的部分。
光电传感器通常由发光二极管和光敏电阻组成，发光二极管负责发射光线，而光敏电阻则负责接收光信号。
当光线照射到光敏电阻上时，其电阻值会发生变化，通过测量这种变化，就能够准确地检测出光栅和编码孔所产生的光信号变化，从而实现对机械位移的测量。
总的来说，光电编码器通过光电传感器和编码盘之间的互动，能够准确地测量机械位移，将其转换成数字信号输出。
光栅和编码孔作为光电编码器的核心部件，能够产生光信号的变化，而光电传感器则能够准确地检测这些光信号的变化，从而实现对机械位移的准确测量。
光电编码器在工业自动化控制系统中有着广泛的应用，其工作原理的深入理解对于工程师和技术人员来说至关重要。
库伯勒编码器技术手册
库伯勒编码器技术手册库伯勒编码器是数字电子设备中常用的一种传感器，用于将旋转或线性运动转换为数字信号。
本手册旨在介绍库伯勒编码器的原理、种类、应用以及安装和调试方法。
I. 原理及分类库伯勒编码器基于光电、电磁或霍尔效应等原理工作。
其中最常见的类型为光电编码器和磁性编码器。
1. 光电编码器光电编码器通过光电传感器和光栅来测量运动。
光栅通常由透明和不透明的标记组成，光电传感器则可以检测到光栅上光线的变化，进而转换为电信号。
光电编码器具有高分辨率、精确度高等优点。
2. 磁性编码器磁性编码器利用磁性材料和传感器来测量运动。
通常由精密的磁性标记和霍尔传感器组成。
磁性编码器具有较高的稳定性和耐用性，适用于恶劣环境条件下的应用。
II. 应用领域库伯勒编码器广泛应用于各个领域，例如：1. 机械加工库伯勒编码器用于CNC机床、车床和磨床等机械加工设备中，用于控制运动的精度和速度。
通过与数控系统的配合，可以实现高精度加工。
2. 机器人技术库伯勒编码器在机器人技术中发挥着重要作用。
它可以精确检测机器人的关节角度和位置，从而实现精确的运动和控制。
3. 自动化系统在自动化系统中，库伯勒编码器用于测量和控制各种设备的位置、速度和加速度。
例如，常用于电梯、输送带、自动门等系统中，确保安全和效率。
4. 医疗设备库伯勒编码器应用于医疗设备中，例如手术机器人、医学成像设备等。
它可以提供精确的位置和运动信息，帮助医生进行精细操作或诊断。
III. 安装与调试正确的安装和调试对于库伯勒编码器的正常运行至关重要。
以下是一些建议和步骤：1. 安装确保库伯勒编码器与被测量的运动装置正确连接，避免摩擦和松动。
根据具体类型选择合适的安装方式，例如夹紧安装、板式安装等。
2. 供电与信号连接库伯勒编码器通常需要外部供电，并通过信号线与控制系统连接。
确保供电电压和信号电平的匹配，并正确连接接线端子。
3. 调试在启动之前进行调试是必要的。
使用示波器或编码器测试设备，检查输出信号的稳定性和准确性。
四种光电传感器的功能及应用场景
四种光电传感器的功能及应用场景
光电传感器是一类能够将光信号转换为电信号的传感器，广泛应用于自动化、工业生产、电子设备等领域。
以下是四种常见的光电传感器及其功能及应用场景：
1. 光电开关：
功能：光电开关通过检测光线的有无来实现电路的开关控制。
当光束被遮挡时，电路断开；当光束被恢复时，电路闭合。
应用场景：工业自动化中的物料检测、流水线上的物体计数、自动门控制等。
2. 光电传感器：
功能：光电传感器能够检测物体的位置、距离、颜色等参数，通过测量光的反射或透射情况实现。
应用场景：用于自动化生产线上的物体检测、装配线上的定位、印刷行业中的颜色检测等。
3. 光电编码器：
功能：光电编码器通过测量物体旋转时光栅的变化来输出相应的位置信息，实现位置测量。
应用场景：工业机械设备中的位置反馈系统、数控机床的位置控制、电梯的高度测量等。
4. 光电隔离器：
功能：光电隔离器利用光电转换的原理，将电路分隔开，阻止高电压电路对低电压电路的干扰，保证电路的稳定运行。
应用场景：在电力系统中用于隔离高低电压电路、在电子仪器中用于隔离输入输出信号、在通信设备中用于隔离信号传递等。
总体而言，光电传感器在自动化、工业生产、仪器仪表等领域起到了不可替代的作用，通过其高灵敏度、稳定性和精准性，实现了对环境中各种光信号的准确感知和应用。
发格圆光栅和编码器
发格圆光栅和编码器
发光栅和编码器是两种常见的传感器设备，它们在工业自动化、机器人技术、医疗设备等领域中起着重要作用。
首先，让我们来谈谈发光栅。
发光栅是一种光学传感器，通常
由光源和接收器组成。
它们通过发射光束并检测光束的反射或透射
来检测物体的位置、形状或运动。
发光栅可以用于测量物体的位置、检测物体的存在或不存在、检测物体的运动方向和速度等。
在工业
自动化中，发光栅常用于安全光栅，用于检测人员或物体是否进入
了危险区域，以便触发相应的安全措施。
接下来是编码器。
编码器也是一种位置传感器，它能够将物体
的位置或运动转换成电子信号。
编码器通常分为旋转编码器和线性
编码器两种类型。
旋转编码器用于测量旋转运动，常见的应用包括
电机控制、机械臂定位等；而线性编码器则用于测量直线运动，常
见的应用包括数控机床、印刷机械等。
编码器通过测量物体的位置
和速度，可以提供精准的位置反馈，从而实现精密控制和定位。
总的来说，发光栅和编码器都是重要的传感器设备，它们在工
业和科技领域中发挥着关键的作用，帮助实现自动化控制、精密定
位和安全监测等功能。
希望这个回答能够全面地介绍这两种传感器设备。
光电编码器的工作原理
光电编码器的工作原理光电编码器是一种常见的位置传感器，通常用于测量旋转或线性运动的位置和速度。
它利用光电效应将光信号转换为电信号，从而实现位置和速度的测量。
本文将介绍光电编码器的基本原理、分类、应用和发展趋势。
一、光电编码器的基本原理光电编码器由光电传感器和光栅盘（或光纤光栅）两部分组成。
光电传感器通常采用光电二极管或光敏电阻等光电元件，用于将光信号转换为电信号。
光栅盘是一种具有透明和不透明区域的圆盘，它通过旋转或线性运动来改变透明和不透明区域的位置，从而产生光脉冲。
光栅盘的透明和不透明区域可以是等宽度的，也可以是不等宽度的，这取决于光电编码器的分辨率要求。
光电编码器的工作原理可以分为两种基本类型：增量式和绝对式。
增量式光电编码器通过检测光栅盘的旋转或线性运动，产生一个脉冲序列，每个脉冲对应一个固定的角度或距离。
这个脉冲序列可以用来计算位置和速度。
增量式光电编码器通常具有高分辨率和高速度，但不能直接确定绝对位置。
绝对式光电编码器通过光栅盘上的编码信息，可以直接确定光栅盘的绝对位置。
这些编码信息可以是二进制码、格雷码或绝对码。
绝对式光电编码器通常具有高精度和高可靠性，但价格较高。
二、光电编码器的分类根据光栅盘的类型，光电编码器可以分为光栅式和光纤光栅式两种。
光栅式光电编码器的光栅盘是一个圆盘，通常由玻璃或金属制成。
光栅盘上的光栅通常是一系列等宽度的透明和不透明区域，可以通过光学显微镜观察。
光栅式光电编码器通常具有高分辨率和高精度，但需要较高的制造成本和安装精度。
光纤光栅式光电编码器的光栅盘是一个由光纤组成的线性结构，通常由光纤束和衬套组成。
光纤光栅式光电编码器的光栅通常是一系列等宽度的透明和不透明区域，可以通过光学显微镜观察。
光纤光栅式光电编码器通常具有较低的制造成本和安装精度，但分辨率和精度较低。
三、光电编码器的应用光电编码器广泛应用于机械、自动化、航空、航天、轨道交通、医疗等领域。
以下是一些典型的应用场景：1、机床和机器人的位置和速度控制。
海德汉-光栅与编码器介绍
位置检测装置作为数控机床的重要组成部分，其作用就是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件使其向着消除偏差的方向运动,直至偏差等于零为止。
为了提高数控机床的加工精度,必须提高检测元件和检测系统的精度。
其中以编码器,光栅尺,旋转变压器,测速发电机等比较普遍,下面主要对光栅和编码器进行说明。
光栅,现代光栅测量技术简要介绍：将光源、两块长光栅（动尺和定尺）、光电检测器件等组合在一起构成的光栅传感器通常称为光栅尺。
光栅尺输出的是电信号，动尺移动一个栅距，输出电信号便变化一个周期，它是通过对信号变化周期的测量来测出动就与定就职相对位移。
目前使用的光栅尺的输出信号一般有两种形式，一是相位角相差90度的2路方波信号，二是相位依次相差90度的4路正弦信号。
这些信号的空间位置周期为W下面针对输出方波信号的光栅尺进行了讨论,而对于输出正弦波信号的光栅尺，经过整形可变为方波信号输出。
输出方波的光栅尺有A相、B相和Z相三个电信号，A相信号为主信号，B相为副信号，两个信号周期相同，均为W相位差900。
Z信号可以作为较准信号以消除累积误差。
、栅式测量系统简述从上个世纪50年代到70 年代栅式测量系统从感应同步器发展到光栅、磁栅、容栅和球栅,这5 种测量系统都是将一个栅距周期内的绝对式测量和周期外的增量式测量结合了起来，测量单位不是像激光一样的是光波波长，而是通用的米制（或英制）标尺。
它们有各自的优势，相互补充，在竞争中都得到了发展。
由于光栅测量系统的综合技术性能优于其他4 种，而且制造费用又比感应同步器、磁栅、球栅低，因此光栅发展得最快，技术性能最高，市场占有率最高，产业最大。
光栅在栅式测量系统中的占有率已超过80%，光栅长度测量系统的分辨力已覆盖微米级、亚微米级和纳米级，测量速度从60m/min,到480m/min。
测量长度从1m 3m达到30m和100m、光栅测量技术发展的回顾计量光栅技术的基础是莫尔条纹（Moire fringes ）, 1 874年由英国物理学家L.Rayleigh 首先提出这种图案的工程价值，直到20世纪50年代人们才开始利用光栅的莫尔条纹进行精密测量。
光电编码器分类及作用
光电编码器分类及作用光电编码器是一种将位置信息转化为数字信号的装置，由光电传感器和编码盘组成，可以用于测量物体的位置、速度、角度等参数。
根据不同的测量原理和应用领域，光电编码器可以分为几种不同的分类。
下面将介绍几种常见的光电编码器分类及其作用。
一、增量式光电编码器增量式光电编码器是测量物体位置变化的一种常用装置。
它通过将旋转或线性运动转化为光脉冲信号的方式，来测量物体的位置变化和速度。
光电编码器中的编码盘上有一系列的刻线，传感器通过感应这些刻线上的反射光来测量位置变化。
由于编码盘上刻线的数量有限，所以测量范围有一定的上限。
增量式光电编码器特点是测量范围较小，测量精度较高，适用于精密仪器和传感器等领域。
增量式光电编码器的工作原理是通过感应编码盘上的光信号，并将其转化为电信号。
一般来说，编码盘上的光信号是由两个光栅和一个光电传感器组成的。
光栅上的光线会被编码盘上的刻线阻挡或通过，使得光电传感器能够产生相应的电信号。
根据光电传感器产生的电信号波形和频率变化，可以计算出物体的位置和速度。
增量式光电编码器的作用主要体现在对位置和速度的测量上。
它可以实时监测物体的运动状态，并输出与之相对应的信号，供控制系统进行处理和反馈。
在机械制造、机器人、自动化生产线等领域中，增量式光电编码器被广泛应用于位置控制、速度调节、运动监测等方面。
二、绝对式光电编码器相对于增量式光电编码器，绝对式光电编码器能够直接读取物体的绝对位置信息，不需要通过计数来计算。
它可以在任意位置开始测量，不会因断电或重新启动而丢失数据。
绝对式光电编码器的编码盘上有多条同心圆，每条同心圆上有不同数量或形状的刻线，通过感应这些刻线的反射光来测量绝对位置。
绝对式光电编码器特点是测量范围大，测量精度较高，适用于需要直接读取位置信息的应用场合。
绝对式光电编码器的工作原理是通过感应编码盘上的光信号，并将其转化为二进制编码，从而得到物体的绝对位置。
编码盘上的光信号是由多个光栅和光电传感器组成的，每个光栅上的刻线数量和排列方式都不同，对应不同的二进制编码。
增量式光电编码器工作原理
增量式光电编码器工作原理
增量式光电编码器是一种用于测量或检测物体位置或运动的装置，基本原理是通过传感器接收和解码光源经过光栅（轮盘）角度的变化。
光电编码器通常由光栅、发光二极管（LED）光源、光电传感器和解码器组成。
光栅是一个具有固定周期的光透过和光遮挡区域形成的轮盘。
光源发出光线，光线经过光栅后，会在转动时通过或遮挡光电传感器。
光电传感器将光线的变化转换为电信号，并通过解码器将其转换为数字脉冲信号。
在工作时，光源持续发出光线，光线穿过光栅。
转轮转动时，光线在光栅上会发生周期性的遮挡和透过，光电传感器会根据光线的遮挡程度或透过程度输出相应的电信号。
解码器接收到这些信号后，会将其转换为数字脉冲信号，以表示物体位置或运动。
增量式光电编码器通常采用两个光电传感器，分别称为A相和B相传感器，以获得更精确的位置和方向信息。
当转轮旋转一周时，A相和B相传感器会输出一系列的脉冲信号，这些信号可以用来计算物体的位置和速度。
总之，增量式光电编码器通过光栅、光电传感器和解码器的组合，将物体位置或运动转换为数字脉冲信号，从而实现对物体位置和运动的测量和控制。
光电编码器工作原理
光电编码器工作原理
光电编码器是一种常用的位置传感器，它通过光电原理实现对位置信息的检测
和测量。
光电编码器的工作原理主要包括光源、光栅、接收器和信号处理电路四个部分。
首先，光电编码器的工作原理是基于光电效应的。
光源发出光线，经过光栅的
光栅条或光栅孔，形成光斑，然后被接收器接收。
当光栅相对于光源或接收器发生位移时，光斑的位置也会发生变化，接收器会检测到这种变化，并将其转化为电信号。
其次，光电编码器的工作原理也与信号处理电路有关。
接收器接收到光斑的位
置变化后，会将其转化为脉冲信号。
这些脉冲信号经过信号处理电路进行处理，可以得到与位置、速度、加速度等相关的信息。
光电编码器的工作原理可以分为两种类型，绝对式和增量式。
绝对式光电编码
器通过光栅的不同编码方式，可以直接读取出物体的位置信息，无需进行回零操作。
而增量式光电编码器则需要进行回零操作，通过计算脉冲数量来确定物体的位置信息。
在实际应用中，光电编码器通常用于测量旋转物体的位置和速度，比如机械臂、电机、车辆等。
它具有测量精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点，因此在工业自动化领域得到了广泛的应用。
总的来说，光电编码器的工作原理是基于光电效应和信号处理电路的原理，通
过光源、光栅、接收器和信号处理电路四个部分共同完成对位置信息的检测和测量。
它在工业自动化领域有着重要的应用价值，为生产过程的控制和监测提供了重要的技术支持。
光栅传感器与光电编码器
大、小数
示
cosθ
辩向电路
方向信号
合并
测
量
计算结果
值
（细分值）
A/D 转换、 采样/保持电路
细分程序 （计算）
光栅信号微机软件细分原理图
经过大小数合并处理后，再由微机进 行数值计算和码制转换等处理，即可得到 测量值。
采用微机软件细分方法，不但可以得 到高细分数，而且可以通过编程改变细分 数、结构简单、成本低、可靠性高，非常 适用于智能检测与控制等系统。
横向莫尔条纹重要特性: ①莫尔条纹运动与光栅运动具有对应关系 ②莫尔条纹具有位移放大作用 ③莫尔条纹具有平均光栅误差作用
辨向原理和细分电路
一、辨向原理
在实际应用中，大部分被测物体的移动往 往不是单向的，既有正向运动，也可能有反向 运动。单个光电元件接收一固定的莫尔条纹信 号，只能判别明暗的变化而不能辨别莫尔条纹 的移动方向，因而就不能判别光栅的运动方向， 以致不能正确测量位移。如果能够在物体正向 移动时，并将得到的脉冲数累加，而物体反向 移动时就从已累加的脉冲数中减去反向移动所 得的脉冲数，这样就能得到正确的测量结果。 完成这样一个辨向任务的电路就是辨向电路。
11
1011 1110
4
0100 0110
12
1100 1010
5
0101 0111
13
1101 1011
6
0110 0101
14
1110 1001
7
0111 0100
15
1111 1000
循环码是一种无权码，这给译码造成一 定困难。通常先将它转换成二进制码然后 再译码。 可以找到循环码和二进制码之间 的转换关系为：
Ci Ri Ci1
增量式光电编码器结构
增量式光电编码器结构
增量式光电编码器是一种机电一体化的设备，主要由光电传感器、光栅、旋转盘、信号处理器等组成。
光电传感器通常采用光电二极管，用于检测光栅上的光信号。
光栅是一种具有规律条纹的圆盘，通常有黑色和白色的条纹交替排列，旋转盘与光栅通过机械传动装置相连，使得旋转盘与光栅同步旋转。
当旋转盘旋转时，光电传感器会检测到光栅上黑白条纹的变化，产生电信号。
这些电信号经过信号处理器处理后，可以得到旋转盘的位置和速度信息。
增量式光电编码器的工作原理是通过检测光栅上的光信号来测量旋转盘的角度变化。
光栅上的黑白条纹按照一定的编码规则进行排列，可以将旋转角度转换为具有固定脉冲数的电信号。
根据脉冲数的不同，增量式光电编码器可分为单脉冲和多脉冲两种。
单脉冲编码器每旋转一周只产生一个脉冲信号，用于测量位置。
多脉冲编码器每旋转一周产生多个脉冲信号，用于测量位置和速度。
增量式光电编码器具有结构简单、测量精度高、响应速度快等优点，在机械设备中广泛应用，如数控机床、机器人、航空航天等领域。
光电编码器介绍 1光电编码器原理 光电编码器,是一种通过光电转换将
光电编码器介绍1.光电编码器原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90旱牧铰仿龀逍藕拧根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。
根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
1.1增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90海佣煞奖愕嘏卸铣鲂较颍鳽相为每转一个脉冲，用于基准点定位。
它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。
其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
1.2绝对式编码器绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。
这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。
显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。
目前国内已有16位的绝对编码器产品。
绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。
绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。
光电编码器工作原理
光电编码器工作原理
光电编码器是一种能将机械位置信息转换成数字信号的装置。
其工作原理基于光电传感技术。
光电编码器通常由光源、光栅和光电传感器三部分组成。
当轴或物体移动时，光源发出的光线会经过光栅，并散射形成周期性的光斑。
光电传感器会接收到光斑的信息，然后将其转化成电信号输出。
具体工作原理如下：
1. 光源发出光线：光源通常是一个发光二极管或激光器，它会发出一束光线。
2. 光线经过光栅：光栅是一个具有高度均匀周期性结构的透明或不透明的光栅片，它会将光线分为多个光斑。
3. 光斑通过光电传感器：光电传感器位于光栅的另一侧，它可以是一个具有多个光敏元件的光电二极管或光电倍增管。
当光线通过光栅时，光电传感器会接收到光斑的信息。
4. 光电传感器转换成电信号：光电传感器将接收到的光斑信息转换成电信号，这些信号可以是脉冲信号或模拟信号。
5. 数字信号输出：电信号被处理电路转换成数字信号，可以通过接口输出给控制系统或计算机，实现位置信息的读取和控制。
光电编码器具有高精度、高分辨率和快速反应的特点，广泛应用于机械工程、自动化控制和电子设备等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
a)正向移光动 栅移动时辨向电路各点b)反波向形移动
依次相距B／4的位置安放四个光电元件
辨向原理和细分电路
二、细分电路
以移动过的莫尔条纹数量来确定位移 量，能测量的最小位移量就是光栅栅距。 为了提高分辨率，以测量小于栅距的位 移量，应采用细分技术。光栅信号细分 技术主要有光学细分、电子细分和微机 软件细分方式。
计量光栅的分类
黑白透射长光栅
光栅传感器的构成原理图
莫尔条纹
横向莫尔条纹 相邻的两明暗条纹之间的距离B称为莫
尔条纹间距。
长光栅横向模尔条纹
从图中不难看出。当光栅副间的夹角θ 很小，且两光栅的栅距相等，都为W时，莫 尔条纹间距B为:
B
W 2sin
W
2
由于θ值很小，条纹近似与栅线的方向 垂直，故称为横向莫尔条纹。当θ＝0、B＝ ∞时，莫尔条纹随着主光栅明暗交替变化。 这时的指示光栅相当于一个闸门的作用，故 将这种条纹称为光闸莫尔条纹。
微分 <A>
Y2=<A>*[B] Y2
取样
cosθ
整形 [B]
Y1：“加脉冲”，当光栅正向移动时输出脉冲信号。此时 Y2 门堵塞。 Y2：“减脉冲”，当光栅反向移动时输出脉冲信号。此时 Y1 门堵塞。
sinθ cosθ
[A] [A] <A>
<A> [B] Y1 Y2
sinθ -cosθ
[A] [A] <A>
光学细分由于结构复杂、调试困难、
成本高等原因，已很少使用。而电子细分
的原理是在莫尔条纹信号变化一个周期内， 发出若干个脉冲，以减小脉冲当量。如一 个周期内发出n个脉冲，就可使分辨率为原 来的n倍，每个脉冲当量相当于原来栅距的 1/n。由于细分后计数脉冲频率为原来的n倍， 所以也称为n倍频。
细分与未细分的比较
横向莫尔条纹重要特性: ①莫尔条纹运动与光栅运动具有对应关系 ②莫尔条纹具有位移放大作用 ③莫尔条纹具有平均光栅误差作用
辨向原理和细分电路
一、辨向原理
在实际应用中，大部分被测物体的移动往 往不是单向的，既有正向运动，也可能有反向 运动。单个光电元件接收一固定的莫尔条纹信 号，只能判别明暗的变化而不能辨别莫尔条纹 的移动方向，因而就不能判别光栅的运动方向， 以致不能正确测量位移。如果能够在物体正向 移动时，并将得到的脉冲数累加，而物体反向 移动时就从已累加的脉冲数中减去反向移动所 得的脉冲数，这样就能得到正确的测量结果。 完成这样一个辨向任务的电路就是辨向电路。
注意：
在电子细分技术中，常采用四倍频细 分法，这种细分法也是许多其他细分法的 基础。
四倍频细分电路
电阻桥细分电路
电子细分不可能得到高的 细分数，且细分数是固定的， 所以现在大多数光栅数显表都 采用了微机软件细分法。
计算机软件细分
光栅信号的计算机软件细分技术是目前 应用较为广泛、也比较成熟的细分技术。
光电编码器
编码器概述编码器是将位移量转换成以数字代码形式输出 的传感器，这类传感器的种类很多，按其结构 形式有直线式编码器和旋转式编码器，直线式 编码器又称为编码尺，旋转式编码器又称为编 码盘。编码尺和编码盘可以分别用于直线位移 和角位移的测量，但由于许多直线位移是通过 转轴的运动产生的，因此旋转式编码器应用更 为广泛。编码器以其高精度、高分辨率和高可 靠性而广泛用于各种位移测量。
光栅式传感器
基本工作原理和计量光栅的种类 莫尔条纹 辨向原理及细分电路
基本工作原理和计量光栅的种类
一、基本工作原理
光栅栅线放大图
二、光栅的种类： 光栅的种类很多，若 按工作原理分，有物理光栅和计量光栅 两种，前者用于光谱仪器，作色散元件， 后者主要用于精密测量和精密机械的自 动控制中。
而计量光栅按其用途可分为长光栅和圆 光栅两类。
当光源将光投射在转动的码盘上时， 光线透过亮区和狭缝后，由光敏元件所接 收。光敏元件的排列与码道一一对应，对 应于亮区和暗区的光敏元件输出的信号， 前者有光照或光照为强，数码输出为“1”， 后者无光照或光照为弱，数码输出为“0”。 所以，当码盘旋转至不同的位置时，光敏 元件输出信号的组合将反映出按一定规律 编码的数字量，代表了码盘轴的角位移大 小。
光电式编码器具有非接触、体积小、 分辨率高的特点，作为精密位移传感器 在自动测量和自动控制技术中得到了广 泛的应用，为科学研究、军事、航天和 工业生产提供了对位移量进行精密检测 的手段。
光电式编码器
光电式编码器主要由安装在旋转轴上的编 码圆盘(码盘)、狭缝以及安装在圆盘两边的光 源和光敏元件等组成，其基本结构如图所示。
软件细分法一般是： 将二个相差π/2的信号通过A/D转换输入 微机，再利用一定的算法计算出莫尔信号的 相位，即可推算出此时莫尔条纹内的位置点， 得到小于栅距的细分值，又称小数。 通过辨向电路输出的为大数脉冲，脉冲 频率对应于莫尔条纹变化频率，脉冲当量为 光栅栅距值。
大数脉冲
显
sinθ
大数计数、 （主脉冲）
用正弦函数表示为：
u
U0
Um
sin(
2
2x )
W
式中，u为光电元件输出电压，U0为输
出信号中的平均直流分量，Um为输出信号中
正弦交流分量的幅值。
θ 3600
4
3
B
2
1
0
光栅信号的实际输出电路
USCA USCB
取样 sinθ
辨向电路原理框图
整形 [A]
微分 <A>
Y1=<A>*[B] Y1
[A] 反相
大、小数
示
cosθ
辩向电路
方向信号
合并
测
量
计算结果
值
（细分值）
A/D 转换、 采样/保持电路
细分程序 （计算）
光栅信号微机软件细分原理图
经过大小数合并处理后，再由微机进 行数值计算和码制转换等处理，即可得到 测量值。
采用微机软件细分方法，不但可以得 到高细分数，而且可以通过编程改变细分 数、结构简单、成本低、可靠性高，非常 适用又分为增量式编码器和 绝对式编码器。增量式编码器的输出是一 系列脉冲，需要一个计数系统对脉冲进行 累计计数，一般还需要一个基准数据即零 位基准才能完成角位移测量。绝对式编码 器不需要基准数据及计数系统，它在任意 位置都可给出与位置相对应的固定的数字 码输出。
码盘一般由光学玻璃制成，上面刻有许多同 心码道，每位码道上都有按一定规律排列的透光 和不透光部分，即亮区和暗区。码盘构造如图所 示，这是一个6位的二进制码盘。