光电编码器传感器：光电编码器

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光电编码器
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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。这是应用最多的传感器，光电编码器是由光源、光码盘和光敏元件组成。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，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90o的两路脉冲信号。
中文名
光电编码器
外文名
Photoelectric encoder
目录
1
简介
2
原理
3
增量式编码器
4
绝对式编码器
5
混合式绝对值编码器
光电编码器简介
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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。(REP)
光电编码器原理
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光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移-数字变换，通过光电转换，将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲数字量的传感器。常见的光电编码器由光栅盘，发光元件和光敏元件组成。光栅实际上是一个刻有规则透光和不透光线条的圆盘，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元件输出波形经整形后，变为脉冲信号，每转一圈，输出一个脉冲。根据脉冲的变化，可以精确测量和控制设备位移量。
光电编码器增量式编码器
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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90o，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。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。
光电编码器绝对式编码器
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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：1.2.1可以直接读出角度坐标的绝对值；1.2.2没有累积误差；
1.2.3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，有10位、14位等多种。
光电编码器混合式绝对值编码器
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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。B
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小楼聆听春雨
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详解光电编码器进出口报关
光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移-数字变换，通过光电转换，将输出轴上的机械转速转换成脉冲数字量的传感器。一般由码盘，发光元件和光敏元件组成。今天我们来了解下关于光电编码器的一些进出口事项。光电编码器归类分析码盘是一个刻有规则透光和不透光线条的圆盘，发光元件和光敏元件安装...
2020-04-020

光电编码器传感器：光电编码器传感器原理是什么？

光电编码器传感器原理是什么？
1.前言
工程用导轨检查车是检查导轨问题、指导修理导轨、保障行走安全的大型动态检查设备，其行走速度、行走距离和方向的测定使用光电式编码器和计算机进行。工程用导轨检查车的光电式编码器为三相双路输出多旋转式增量编码器。从光电式编码器的原理介绍应用和发展。
2.原理。
通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换为脉冲或数字量的传感器。这是目前最常用的传感器，光电式编码器由光栅和光检测装置构成。光幕在一定直径的圆板上等分开多个长方形的孔。由于光线光盘与电动机同轴，因此当电动机旋转时，光栅光盘与电动机同速旋转，通过由发光二极管等电子部件构成检测装置检测输出多个脉冲信号。通过计算每秒光电式编码器输出脉冲的数量，可以反映当前电机的转速。另外，码轮为了判定旋转方向，也能够提供相位相差90度2个脉冲信号。
根据检测原理，编码器可以分为光学式、磁性式、感应式、静电容量式。根据其刻度方法和信号输出形式，可分为增量、绝对值、混合动力3种。
2.1增量型编码器
增量编码器输出直接利用光电转换原理的3组方波脉冲a、b、z相。a、b两组脉冲相位差90为了能够容易地判断旋转方向，z相每旋转一圈用于基准点的定位。将位移转换为周期性电信号，将该电信号转换为计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。原理构造简单，机械的平均寿命超过数万小时，具有耐干扰性高，可靠性高，适合长距离传输的优点。其缺点是，能够输出轴的旋转的绝对位置信息。
2.2绝对值编码器
绝对编码器在圆形代码盘上具有在半径方向上为多个同心圆状的代码道，各轨道由透光性和不透光性的扇区域构成，相邻的代码道的扇区数呈2倍的关系，代码盘上的代码道数为其2进制的位数。各受光元件在码盘处于不同位置时，根据有无受光变换为对应的电平信号，进行二进制化。该编码器特征在于，不使用计数器就能够读出与固定在旋转轴的任意位置上的位置对应的数字代码。当然，代码通道越多分辨率越高，对于具有n位二值分辨率的编码器，代码盘需要n代码通道。现在国内已有16位绝对编码器产品。
绝对式的编码器通过自然二值或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换。绝对值方式编码器与盘上的光透过、光不透过的线图案增量方式的编码器不同，绝对值编码器能够具有多个代码，根据读码盘上的代码检测绝对位置。由于各位置支持特定的数值代码，因此仅与测量的开始位置和结束位置相关，不依赖于测量的中间过程。编码的设计可以使用二进制代码、循环码、二进制补充代码等。其特征是，1可以直接读出角度坐标的绝对值。2无累积误差3电源切断后的位置信息不会丢失。但是，分辨率由二进制数的位数决定。也就是说，精度取决于位数，但现在有10位、14位等很多种类。
2.3混合绝对值编码器
输出2组信息的混合式绝对值编码器一组检测磁极，另一组与增量式编码器相同。
3.1从增量编码器到绝对值编码器
旋转增量式编码器在旋转时输出脉冲，通过计数装置知道其位置，在编码器不动作时或停电时，通过计数装置的内部记忆记忆位置。这样，在停电后编码器什么也能够动作，在来电时编码器正在输出脉冲期间，有干扰的脉冲也不会丢失，否则，计数装置记忆的零点偏离，而且不知道其偏离量，只有在出错的生产结果后才知道。
解决办法是增加基准点，在每次编码器通过基准点时将基准位置修正为计数装置的记忆位置。到基准点为止不能保证位置的正确性。因此，在作业控制中，有每次查找基准点，接通电源寻找零等方法。
这样的方法，在一部分工程项目中很麻烦，即使不接通电源(接通电源的话知道正确的位置)，也可能会发生绝对的编码器。
绝对型旋转编码器各自的位置绝对是独特的，噪音强，无需停电记忆，因此广泛应用于各种产业系统的角度、长度测定、定位控制。
绝对数据编码器的光编码盘有多条分数线，各分数线按2条线、4条线、8条线、16条线的顺序排列。这样，在编码器各位置，通过读取各刻线的接通/断开，得到从2的0次方到2的n-1次方的独特的二进制代码(格雷码)的组，将其称为n位绝对编码器。这样的编码器由编码盘的机械位置决定，不受停电和噪音的影响。
绝对编码器是根据机器的位置决定的每个位置的唯一性，不需要寻找记忆或基准点，也不需要经常计数，需要知道位置时，需要读取该位置时。由此，大幅度提高了编码器的耐噪声特性、数据的可靠性。
绝对数据编码器在定位方面比增量编码器优越得多，因此用于定位的情况正在增加。绝对值型编码器的输出位数高精度多，因此并行输出时必须切实连接每位的输出信号，复杂的情况下需要隔离，连接电缆芯数多，导致很多不便和可靠性降低，绝对值。
3.2从单螺旋式编码器到多螺旋式编码器
旋转单旋转绝对值编码器，在旋转过程中测量光线光盘各轨道的得分线，取得固有的代码，旋转360度以上时代码返回原点，不符合绝对代码的固有原则，因此只能用于旋转范围360度以内的测量。
为了测量超过360度的旋转范围，编码器制造商利用时钟齿轮机械的原理，在中心软线盘旋转时通过齿轮传递其他软线盘(或多组齿轮、多组软线盘)，在单旋转软线上加上转速的软线，扩大编码器的测量范围。这样的绝对式编码器被称为多旋转绝对式编码器，根据机械的位置进行编码，因此不会对每个位置代码唯一重复。
多旋转编码器的另一个优点是，由于测量范围广，实用上有富余，因此安装时不需要寻找零点的工夫，只要将某个中间位置作为起点即可，因此安装调试大幅度简化。
4.展望
综合观察国内外光电式编码器的现状，其发展趋势是高精度、高分辨率、高频响应、小型化和智能化。
4.1进一步提高性能
制造高精度、高分辨率、高频响应的光电式编码器，是提高其性能的3个主要方向。需求主要出现在高科技航空宇宙领域和高速运行装置的位移和速度测量中。
4.2其体积正在向小型化发展。
采用新的编码方式，编码轮的小型化，进而编码器的小型化成为今后编码器发展的趋势。
4.3最适合苛刻的工作环境
在特定的特殊用途中，光电式编码器要求具有良好的耐冲击、耐高温、耐腐蚀及防振能力，不仅在理想的动作环境下动作，而且在恶劣的条件下也能正常动作。

以上就是【光电编码器传感器原理是什么？】的相关内容，本文由上海默伟电子科技有限公司整理发布，如需转摘，请带上本站链接。

光电编码器传感器：光电编码器分类及作用传感器

1
光电编码器分类及作用
?-?
传感器
光电编码器是一种通过光电转换将输出轴的机械几何位移量转换为
脉冲或数字量的传感器，主要由光源、码盘、光学系统及电路
4
部分
组成，
?
?
?
光电编码器主要有增量式编码器、
确定式编码器、
混合式确定值
编码器、
旋转变压器、
正余弦伺服电机编码器等，
其中增量式编码器、
确定式编码器、
混合式确定值编码器属于数字量编码器，
旋转变压器、
正余弦伺服电机编码器属于模拟量编码器．
?
一、增量式编码器
?
?
?
增量式编码器可以将位移转换成周期性的电信号，
再把这个电信
号转变成计数脉冲，
通过计数设备来知道其位置．
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
通过输出脉冲区分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，
其作用是供应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确定位置信息。一般来说，增量式光电编
码器输出
A
、
B?
两相互差
90
°电度角的脉冲信号
（即所谓的两组正交
输出信号）
，从而可便利地推断出旋转方向。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。
?
二、确定式编码器
?
?
?
确定式编码器每一个位置对应一个确定的数字码，
因此它的示值

光电编码器传感器：光电编码器的应用传感器

1
光电编码器的应用
?-?
传感器
1.
位置测量
?
?
把输出的脉冲
f
和
g
分别输入到可逆计数器的正、反计数端进行计
数，可检测到输出脉冲的数量，把这个数量乘以脉冲当量
(
转角／脉
冲
)
就可测出编码盘转过的角度。为了能够得到确定转角，在起始位
置，对可逆计数器清零。
?
在进行直线距离测量时，通常把它装到伺服电机轴上，伺服电机又
与滚珠丝杠相连，
当伺服电机转动时，
由滚珠丝杠带动工作台或刀具
移动，
这时编码器的转角对应直线移动部件的移动量，
因此可依据伺
服电机和丝杠的传动以及丝杠的导程来计算移动部件的位置。
光电编码器的典型应用产品是轴环式数显表，
它是一个将光电编码器
与数字电路装在一起的数字式转角测量仪表，
其外形如图
1
所示。
它
适用于车床、铣床等中小型机床的进给量和位移量的显示。
?
图
1?
轴环式数显表外形图
1-
数显面板
?2-
轴环
?3-
穿轴孔
?4-
电源线
?5-
复位机构
?
2.
转速测量
?
转速可由编码器发出的脉冲频率（或脉冲周期）来测量。利用脉冲
频率测量是在给定的时间内对编码器发出的脉冲计数，
然后由下式求
出其转速
(
单位为
r
／
min)
?
式中
t
——测速采样时间；
?N1
——
t
时间内测得脉冲个数；