四川都睿感控科技有限公司

电话:028-87686694

都睿感控欢迎您!—— 传感器专注中国第一

首页 >> 新闻动态 >>行业资讯 >> 光电编码器传感器的原理应用及发展
详细内容

光电编码器传感器的原理应用及发展

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。

1.png

    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。


最新评论
请先登录才能进行回复登录

CULTURE MEDIA

Copyright  2014-2025,All rights reserved

网站导航

腾讯qq

新浪微博

腾讯微信

资讯分享

联系我们

四川省成都市高新西区校园路822号

028-87686694

2435226521@qq.com

周一到周五10:00—18:00

霍尔传感器淘宝店二维码

二维码

扫码进入淘宝购买