倍加福(P+F)光电编码器的工作原理及分类
时间:2013-11-21 阅读:2178
倍加福(P+F)光电编码器的工作原理指的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,是目前应用zui多的传感器。一般的光电编码器主要由光栅盘和光电检测装置组成。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,其原理示意图如图1所示;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。
在伺服系统中,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,其原理如图所示。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90°的2个通道的光码输出,根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。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、式以及混合式3种。
1.1增量式编码器
倍加福(P+F)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90海佣煞奖愕嘏卸铣鲂较颍鳽相为每转一个脉冲,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位置信息。
1.2式编码器
倍加福(P+F)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,另一侧对应每一玛道有一光敏元件;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。目前国内已有16位的编码器产品。
倍加福(P+F)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。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,编码器可有若干编码,根据读出码盘上的编码,检测位置。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,目前有10位、14位等多种。
倍加福(P+F)光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为式光电编码器与增量式光电编码器,下面简单介绍下下倍加福(P+F)式光电编码器的的结构与工作原理做介绍。
倍加福(P+F)式光电编码器的结构与工作原理
倍加福(P+F)式光电编码器如图所示,他是通过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示位置信息的。
编码盘是按照一定的编码形式制成的圆盘。图1是二进制的编码盘,图中空白部分是透光的,用“0”来表示;涂黑的部分是不透光的,用“1”来表示。通常将组成编码的圈称为码道,每个码道表示二进制数的一位,其中zui外侧的是zui低位,zui里侧的是zui高位。如果编码盘有4个码道,则由里向外的码道分别表示为二进制的23、22、21和20,4位二进制可形成16个二进制数,因此就将圆盘划分16个扇区,每个扇区对应一个4位二进制数,如0000、0001、…、1111。
图1
按照码盘上形成的码道配置相应的光电传感器,包括光源、透镜、码盘、光敏二极管和驱动电子线路。当码盘转到一定的角度时,扇区中透光的码道对应的光敏二极管导通,输出低电平“0”,遮光的码道对应的光敏二极管不导通,输出高电平“1”,这样形成与编码方式一致的高、低电平输出,从而获得扇区的位置脚。