光电编码器的原理与应用

发出的指令信号相比较。光电编码器就是一种旋转式位置传感器，在现代数控伺服系统中广泛应用于角位

目前生产和使用的数控机床大多采用的是半闭环控制方式，大多数的系统生产厂家均

将位置编码器内置于驱动电机端部，间接测量执行部件的实际位置或位移。

TP212.1 文献标识码：A 文章编号：1006-883X(2010)02-0016-05

光电编码器是一种旋转式位置传感器，在现代伺服系统中广泛应用于角位移或角速率的测量，它的转轴通常与被测旋转轴连接，随被测轴一起转动，能将被测轴的角位移转换成二进制编码或一串脉冲。

光电编码器分为绝对式和增量式两种类型。增量式光电编码器具有结构简单、体积小、价格低、精度高、响应速度快、性能稳定等优点，应用更为广泛。在高分辨率和大量程角速率／位移测量系统中，增量式光电编码器更具优越性。绝对式编码器能直接给出对应于每个转角的数字信息，便于计算机处理，但当进给数大于一转时，须作特别处理，而且必须用减速齿轮将两个以上的编码器连接起来，组成多级检测装置，

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11/4节距，以使A、B两个光电变换器的输出信号在相位上相差90°。工作时，鉴向盘静止不动，主码盘与转轴一起转动，光源发出的光投射到主码盘与鉴向盘上。当主码盘上的不透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线被全部遮住，光电变换器输出电压为最小；当主码盘上的透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线全部通过，光电变换器输出电压为最大。主码盘每转过一个刻线周期，光电变换器将输出一个近似的正弦波电压，且光电变换器A、B的输出电压相位差为90°。

光电编码器的光源最常用的是自身有聚光效果的发光二极管。当光电码盘随工作轴一起转动时，光线透过光电码盘和光栏板狭缝，形成忽明忽暗的光信号。光敏元件把此光信号转换成电脉冲信号，通过信号处理电路后，向数控系统输出脉冲信号，也可由数码管直接显示位移量。

光电编码器的测量准确度与码盘圆周上的狭缝条纹数有关，能分辨的角度α为360°/n，分辨率为

边缘的透光槽数为1024个，则能

=360°/1024=0.352°。

为了判断码盘旋转的方向，必须在光栏板上设置两个狭缝，其距离是码盘上的两个狭缝距离的（m 和计数既可用软件实现也可用硬件实现。

三、绝对式编码器

绝对式编码器是把被测转角通过读取码盘上的图案信息直接转换成相应代码的检测元件。编码盘有光电式、接触式和电磁式三种。

图3 光电编码器的输出波形

(a) A超前于B，判断为正向旋转

(b) A滞后于B，判断为反向旋转

图4 光电编码器的正传和反转波形

（a）M法测速（b）T法测速

1—

2－电动机

3－转轴

4－转盘

5－工件

6－刀具

图9 转盘工位编码原理图图10 光电编码器鉴相计数电路