光电脉冲编码器的结构和工作原理

2014-10-29 08:12| 编辑:电工学习网| 查看: 30541| 评论: 0

１、分类与结构
　　脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器。它把机械转角变成电脉冲，是一种常用的角位移传感器。脉冲编码器分光电式、接触式和电磁感应式三种。光电式的精度与可靠性都优于其他两种，因此数控机床上只使用光电式脉冲编码器。由霍耳效应构成的电磁感应或脉冲发生器也有用作速度检测的。光电脉冲编码器按每转发出的脉冲数的多少来分，又有多种型号。根据机床滚珠丝杠螺距来选用相应的脉冲编码器。
　　增量式光电脉冲编码器最初的结构就是一种光电盘。在一个圆盘的圆周上分成相等的透明与不透明部分，圆盘与工作轴一起旋转。此外还有一个固定不动的扇形薄片与圆盘平行放置，并制作有辨向狭缝(或狭缝群)，当光线通过这两个作相对运动的透光与不透光部分时，使光电元件接受到的光通量也时大时小地连续变化(近似于正弦信号)，经放大、整形电路的变换后变成脉冲信号。通过计量脉冲的数目和频率即可测出工作轴的转角和转速。

　　该编码器通过十字连接头与伺服电动机连接，它的法兰盘固定在电动机的端面上，罩上防护罩，构成完整的驱动部件。
　　光电脉冲编码器的结构示意图见图。

２、工作原理
　　光线透过圆光栅和指示光栅的线纹，在光电元件上形成明暗交替变化的条纹，产生两组近似于正弦波的电流信号A与B，两者的相位相差90o，经放大、整形电路变成方波，如图所示。若A相超前于B相，对应电动机作正向旋转；若B相超前于A相，对应电动机作反相旋转。若以该方波的前沿或后沿产生计数脉冲，可以形成代表正向位移和反向位移的脉冲序列。

(a) 信号处理线路 (b)光电输出波形图

　　Z相是一转脉冲，它是用来产生机床的基准点的。通常，数控机床的机械参考点与各轴的脉冲编码器发Z相脉冲的位置是一致的。在应用时，从脉冲编码器输出的，四个方波被引入位置控制回路，经辨向和乘以倍率后，变成代表位移的测量脉冲。经频率一电压变换器变成正比于频率的电压，作为速度反馈信号，供给速度控制单元进行速度调节。
　　图 (ａ)为光电脉冲编码器的信号处理线路图。其中施密特触发器作为放大整形用。它将相差90o的二组正弦波电流信号Ａ与B，放大整形为方波。若A相超前Ｂ相90o(图 (ｂ)右)则输出正转脉冲列Ｇ；若Ａ相落后B相90o，如图 (ｂ)左，则输出反转脉冲列F。若门电路如图 (ｂ)所示由与或门组成，则在输入信号一周期内有4个脉冲输出，即把与位移(转角)成正比的栅距角或莫尔条纹宽度细分成四等分了。

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