光电编码器是一种重要的传感器设备,以下是对其详细的介绍:
一、定义与原理
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。它主要由光源、光学元件(如光栅盘)和接收器(光敏元件)构成。当电动机旋转时,与之同轴的光电码盘也会同速旋转,光线通过码盘上透明和不透明的区域时,会产生强弱变化,这些变化被光敏元件接收并转换为电信号,进而通过信号处理电路输出脉冲或数字信号,以反映物体的位移、速度或方向等信息。
二、分类
根据检测原理和信号输出形式的不同,光电编码器可以分为多种类型:
增量式编码器: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90°,可以方便地判断出旋转方向;Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。增量式编码器的优点是原理构造简单,机械平均寿命长,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输,但无法输出轴转动的绝对位置信息。
绝对式编码器:利用自然二进制或循环二进制(葛莱码)方式进行光电转换。绝对式编码器能够在任何时刻提供绝对位置的信息,具有更高的可靠性。其特点是可以直接读出角度坐标的绝对值,没有累积误差,电源切除后位置信息不会丢失。分辨率由二进制的位数决定,精度取决于位数。
混合式绝对值编码器:输出两组信息,一组用于检测磁极位置,带有绝对信息功能;另一组则同增量式编码器的输出信息。
三、优势与应用
光电编码器具有高精度、高性价比和广泛的应用前景,是现代工业中不可少的测量工具。其优势主要体现在以下几个方面:
高精度:由于光学技术的应用,光电编码器能够实现微米级别的位移测量。
抗干扰能力强:光信号在传输过程中相对不易受到电磁干扰的影响。
结构简单:安装和维护比较方便。
光电编码器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。具体来说,在自动化生产线中,光电编码器被用于传送带、机械手臂等设备上,用于检测和控制物料的位移和位置;在数控机床中,用于实时监测刀具的位置和运动轨迹;在机器人技术中,确保机器人能够精确地执行各项任务;在军工领域,用于精确测量和控制飞行器的姿态与轨迹;在计量检定设备中,通过高精度的位移测量,确保各类测量仪器的准确性。