光电编码-赵娟娟-.pptxVIP

光电编码主讲人：赵娟娟

编码器是将直线运动和转角运动变换为数字信号进行测量的一种传感器，它有光电式、电磁式和接触式等各种类型。光电编码器的定义

可靠性编码器外形尺寸分辨率动态响应规格成本

光电编码器的定义光电编码器是用光电方法将转角和位移转换为各种代码形式的数字脉冲传感器。

光电编码器的分类按工作原理划分转动方式光束形式直线透射式转动反射式线性编码器转轴编码器

增量式光电编码器绝对式光电编码器按照信号性质不同

增量式光电编码器的工作原理

增量式光电编码器的工作原理在它的编码盘边缘，等间隔地制出n个透光槽。发光二极管发出的光透过槽孔被光敏二极管所接收。码盘转过1/n圈时，光敏二极管即发出一个计数脉冲，计数器对脉冲的个数进行加减增量计数，从而判断编码盘旋转的相对角度。1l－均匀分布透光槽的编码盘；2－LED光源；3－狭缝；4－sin信号接收器；5－cos信号接收器；6－零位读出光电元件；7－扭转轴；8－零位标记槽

增量式光电编码器的工作原理为了得到编码器转动的绝对位置，还须设置一个基准点，如图中的“零位标记槽”。为了判断编码盘转动的方向，实际上设置了两套光电元件，如图中的正弦信号接收器和余弦信号接收器，其辨向原理和细分技术已在前面介绍过这里就不再累述。1l－均匀分布透光槽的编码盘；2－LED光源；3－狭缝；4－sin信号接收器；5－cos信号接收器；6－零位读出光电元件；7－扭转轴；8－零位标记槽

增量式光电编码器的原理动画演示增量式光电编码器是用光电方法将转角和位移转换为数字脉冲的传感器，如图中的动画演示。

增量式光电编码器的原理动画演示在发光元件和光电接收元件之间，有一个直接装在旋转轴上的具有相当数量的透光扇形区的码盘，当光源经光学系统形成一束平行光投在码盘上时，转动码盘，光经过码盘的透光和不透光区，在码盘的另一侧就形成光脉冲，光照射在光电元件上就产生与之对应的电脉冲信号。

增量式光电编码器的原理动画演示增量式编码器的脉冲信号均匀，可将任意位置作为基准点，从该点开始按一定的量化单位检测位移或转角，计量脉冲数即可折算为位移量或转角值。

增量式光电编码器的原理动画演示缺点：该方法因无确定的对应测量点，一旦停电则失掉当前位置，且速度不可超越计数器极限响应速度，此外由于噪声影响可能造成计数积累误差。

绝对式光电编码器的工作原理

绝对式光电编码器的编码盘由透明及不透明区组成，这些透明及不透明区按一定编码逻辑构成，编码盘上码道的条数就是数码的位数。1－光源；2－透镜；3－编码盘；4－狭缝；5－光电元件

绝对式光电编码器的工作原理如图中所示，涂黑部分为不透光区，输出为1，空白部分为透光区，输出为0。它有四条码道，对应每一条码道有一个光电元件来接收透过编码盘的光线。1－光源；2－透镜；3－编码盘；4－狭缝；5－光电元件编码盘与被测物转轴一起转动时，若采用n位编码盘，则能分辨的角度为360°除以2n。

四位二进制的绝对式光电编码器

绝对式码盘的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，这与码盘上的码道数量n有关，也就是说最小能分辨的角度为1/2n。绝对式光电编码器工作原理的动画演示

为了避免位置不分明而引起的粗大误差，可采用格雷码图案的编码盘。D十进制B二进制R格雷码D十进制B二进制R格雷码012345670000000100100011010001010110011100000001001100100110011101010100891011121314151000100110101011110011011110111111001101111111101010101110011000自然二进制码和格雷码的比较

绝对式光电编码器绝对式光电编码器对应每一条码道有一个光电元件，当码道处于不同角度时，经光电转换的输出就呈现出不同的数码。绝对式编码器示意图

1—光源2—透镜3—光敏元件组4—码盘

绝对式光电编码器绝对式编码器示意图

1—光源2—透镜3—光敏元件组4—码盘优点:没有磨损，因而允许转速高，最外层缝隙宽度可做的更小，所以精度也很高；缺点:结构复杂，价格高，光源寿命短。

绝对式光电编码器的原理图绝对式光电编码器在采用二进制码或其他需要“纠错”即防止产生粗大误差的场合下，除最低位外，其他各个码道均需要双缝和两个光电元件。绝对式光电编码器测角仪原理图1－光源；2－聚光镜；3－编码盘；4－狭缝光阑根据编码盘的转角位置，各光电元件输出不同大小的光电信号，这些信号经放大后送入鉴幅电路，以鉴别各个码道输出的光电信号对应于“0”态还是“1”态。

绝对式光电编码器的原理图经过鉴幅后得到一组反映转角位置的编码，将它送入寄存器。绝对式光