光电编码器

光电旋转编码器在工业控制中的应用

默认分类2007-11-14 22:52:10 阅读264 评论0 字号：大中小订阅

光电旋转编码器在工业控制中的应用

第一部分

光电旋转编码器在工业控制中的应用

摘要：光电旋转编码器广泛用于各种高精度速度、位移测量场合。本文从技术角度回顾光电旋转编码器的发展历程，并介绍在工业控制中的应用。

关键词：光电旋转编码器工业控制应用

Abstract: Photoelectric Revolving Encoder are generally used in high precision measurement such as velocity and displacement. The development course of Photoelectric Revolving Encoder is reviewed in this paper. Its application in industrial control is also described.

Keyword: Photoelectric Revolving Encoder industrial control application

1．概述

在工业控制领域，编码器以其高精度、高分辨率和高可靠性而被广泛用于各种位移测量。

目前，应用最广泛的是利用光电转换原理构成的非接触式光电编码器。光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检测装置。作为一次光电传感检测元件的光电编码器，具有精度高、响应快、抗干扰能力强、性能稳定可靠等显著的优点。按结构形式可分为直线式编码器和旋转式编码器两种类型。

图

图l所示为旋转编码器的基本原理：主轴与两块圆光栅盘相连，光射入并通过该光栅时，分别用两个光栅面感光。由于两个感光面具有90度的相位差。因此将该输出输入数字加减计算器，就能以分度值来表示角度。

旋转编码器主要由光栅、光源、检读器、信号转换电路、机械传动等部分组成。从光电编码器的输出信号种类来划分，可分为增量式和绝对值式两大类，其中绝对值式又分为单圈和多圈两种。

2．发展历程

2．1从接近开关与光电开关到旋转编码器

工业控制中的定位，接近开关、光电开关的应用已经相当成熟了，而且很好用。可是，随着工业控制的不断发展，对精确定位的要求越来越高，选用旋转编码器的应用优点就更加突出了。

信息化：除了定位，控制室还知道被控器件的具体位置。

柔性化：定位可以在控制室柔性调整。

现场安装的方便、安全和长寿：拳头大小的一个旋转编码器，可以测量从几个微米到几百米的距离，n个工位。只要解决旋转编码器的安全安装问题，就可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦以及容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，其使用寿命往往很长。

多功能化：除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，对于变频器、步进电机等的应用尤为重要。

经济化：对于多个控制工位，只需一个旋转编码器的成本，安装、维护、损耗成本降低，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。

2．2从增量式编码器到绝对式编码器

旋转增量式编码器转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，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，在工业控制中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。这样的方法对有些工业控制项目比较麻烦，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业控制定位中。

2．3从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器

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°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°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°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。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需费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，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业控制定位中。l旋转编码器的基本原理

光电旋转编码器在工业控制中的应用

第一部分

光电旋转编码器在工业控制中的应用

摘要：光电旋转编码器广泛用于各种高精度速度、位移测量场合。本文从技术角度回顾光电旋转编码器的发展历程，并介绍在工业控制中的应用。

关键词：光电旋转编码器工业控制应用

Abstract: Photoelectric Revolving Encoder are generally used in high precision measurement such as velocity and displacement. The development course of Photoelectric Revolving Encoder is reviewed in this paper. Its application in industrial control is also described.

Keyword: Photoelectric Revolving Encoder industrial control application

1．概述

在工业控制领域，编码器以其高精度、高分辨率和高可靠性而被广泛用于各种位移测量。

目前，应用最广泛的是利用光电转换原理构成的非接触式光电编码器。光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检测装置。作为一次光电传感检测元件的光电编码器，具有精度高、响应快、抗干扰能力强、性能稳定可靠等显著的优点。按结构形式可分为直线式编码器和旋转式编码器两种类型。

图

图l所示为旋转编码器的基本原理：主轴与两块圆光栅盘相连，光射入并通过该光栅时，分别用两个光栅面感光。由于两个感光面具有90度的相位差。因此将该输出输入数字加减计算器，就能以分度值来表示角度。

旋转编码器主要由光栅、光源、检读器、信号转换电路、机械传动等部分组成。从光电编码器的输出信号种类来划分，可分为增量式和绝对值式两大类，其中绝对值式又分为单圈和多圈两种。

2．发展历程

2．1从接近开关与光电开关到旋转编码器