光電編碼器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

1、Confidential and internal use only1光電編碼器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)光電編碼器基礎(chǔ)知識培訓(xùn) ICG TianJin China 2009.4.30Confidential and internal use only2編碼器的分類與應(yīng)用編碼器的分類與應(yīng)用編碼器的主要技術(shù)參數(shù)編碼器的主要技術(shù)參數(shù)編碼器基本工作原理編碼器基本工作原理編碼器的命名方式編碼器的命名方式Confidential and internal use only31編碼器的基本工作原理編碼器的基本工作原理 光電編碼器，又稱光電角位置傳感器。是集成光機(jī)電為一體的數(shù)字測角裝置，主要是以高精度計量光柵為檢測元件，

2、通過光電轉(zhuǎn)換，將軸的機(jī)械角位移信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字代碼，用他可以實現(xiàn)角位移、角速度、和角加速度及其他物理量的精確測量,輸出信號與計算機(jī)相連接,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字測量與數(shù)字控制,而且與其他同類用途的傳感器相比，具有精度高、測量范圍廣、使用可靠、易于維護(hù)等優(yōu)點。因此已普遍應(yīng)用在雷達(dá)、光電經(jīng)緯儀、地面指揮儀、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床和高精度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域，是自動化設(shè)備理想的角度傳感器。 Confidential and internal use only41：光源（：光源（LED）2：透鏡（：透鏡（Lens）3：指示光柵：指示光柵4：碼盤（：碼盤（Disk）5：接受器：接受器（ASIC）點光源（點光源

3、（LED）發(fā)出的光經(jīng)過透鏡（）發(fā)出的光經(jīng)過透鏡（Lens）的折射變成準(zhǔn)直的平行光，通）的折射變成準(zhǔn)直的平行光，通過光柵和碼盤，照射到光電接受器上，如果碼盤發(fā)生轉(zhuǎn)動，光線就會把碼過光柵和碼盤，照射到光電接受器上，如果碼盤發(fā)生轉(zhuǎn)動，光線就會把碼盤轉(zhuǎn)動的情況反應(yīng)到接受器上。接受器會把這些光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出，盤轉(zhuǎn)動的情況反應(yīng)到接受器上。接受器會把這些光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出，從而以電脈沖的形式反應(yīng)出物理的運(yùn)動量（位移、角速度、加速度）。從而以電脈沖的形式反應(yīng)出物理的運(yùn)動量（位移、角速度、加速度）。Confidential and internal use only5光電編碼器信號產(chǎn)生流程光電編碼器信

4、號產(chǎn)生流程光源光源LED透鏡透鏡Lens指示光柵指示光柵碼盤碼盤Disk接受器接受器ASIC整形電路整形電路客戶客戶信號的形式信號的形式發(fā)散的紅外光發(fā)散的紅外光平行的紅外光平行的紅外光編碼后的平行紅外光編碼后的平行紅外光能反應(yīng)運(yùn)動狀態(tài)的編碼平行紅外光能反應(yīng)運(yùn)動狀態(tài)的編碼平行紅外光能反應(yīng)運(yùn)動狀態(tài)的電脈沖信號能反應(yīng)運(yùn)動狀態(tài)的電脈沖信號有驅(qū)動能力且能反應(yīng)運(yùn)動狀態(tài)的電脈有驅(qū)動能力且能反應(yīng)運(yùn)動狀態(tài)的電脈沖信號沖信號Confidential and internal use only6增量信號：增量信號： 由由A，B，Z等信號組成可以反等信號組成可以反應(yīng)出當(dāng)前編碼器的運(yùn)行狀態(tài)。應(yīng)出當(dāng)前編碼器的運(yùn)行狀態(tài)。

5、如：在單位時間內(nèi)，用戶接受如：在單位時間內(nèi)，用戶接受到的脈沖數(shù)就反應(yīng)出了編碼器運(yùn)行到的脈沖數(shù)就反應(yīng)出了編碼器運(yùn)行的速度，包括速率和方向。的速度，包括速率和方向。磁極信號（磁極信號（UVW信號）：信號）： 由由U、V、W等信號組成可以代等信號組成可以代替電機(jī)中的電刷切換電機(jī)的磁極電替電機(jī)中的電刷切換電機(jī)的磁極電流方向。用來控制電機(jī)的運(yùn)行。流方向。用來控制電機(jī)的運(yùn)行。Confidential and internal use only7相位陣技術(shù)相位陣技術(shù) 相位陣技術(shù)就是將光電池高度集成在ASIC芯片上，差動信號（A或B）的接收部分是由數(shù)百個微小單元光電池集成在一起，各單元光電池分布在不同的位置，

6、其相位和波形通過陣列運(yùn)算的方式，把模糊信號處理成高靈敏度標(biāo)準(zhǔn)源信號。相位陣ASIC芯片由多層電路組成，除表面的高靈敏度光電池陣列外，下層還集成實時陣列運(yùn)算電路、虛擬定光柵、正弦信號生成電路、電壓比較器、積分放大器、相位穩(wěn)定電路、倍頻電路等，從而簡化了編碼器電路處理過程。 丹納赫采用的就是相位陣技術(shù)，ASIC是從美國ETIC（East Texas Integrated Circuits）購買的，它集成了指示光柵、信號處理電路、倍頻電路等，具有較高的耐溫特性和較高的響應(yīng)頻率還有很好的抗干擾特性。Confidential and internal use only8UVW ASIC正在發(fā)光的正在發(fā)光

7、的LED、Lens組合件組合件ABZ ASIC碼盤碼盤Confidential and internal use only9111870-0002 LED、Lens組合件組合件ABZ ASIC 整體放大圖整體放大圖ASIC的局部放大圖的局部放大圖UVW ASIC 整體放大圖整體放大圖Confidential and internal use only10LED整體放大圖整體放大圖Disk 碼道部分放大圖碼道部分放大圖合格的合格的ABZ信號信號合格的合格的UVW信號信號Confidential and internal use only11附錄附錄 ：信號倍頻的原理：信號倍頻的原理Confide

8、ntial and internal use only12附錄附錄 ：模擬信號積分放大的原理：模擬信號積分放大的原理Confidential and internal use only13附錄附錄 ：放大及驅(qū)動電路的原理：放大及驅(qū)動電路的原理Confidential and internal use only14附錄附錄 ：典型編碼器：典型編碼器PCB原理圖（增量式）原理圖（增量式）Confidential and internal use only15附錄附錄 ：典型編碼器倍頻電路原理圖（增量式）：典型編碼器倍頻電路原理圖（增量式）Confidential and internal use

9、only16Confidential and internal use only17Confidential and internal use only18Confidential and internal use only19Confidential and internal use only20Confidential and internal use only212編碼器的主要分類編碼器的主要分類從工作原理分從工作原理分1光電式光電式 2磁電式磁電式 3機(jī)械式機(jī)械式從信號分從信號分1增量式增量式(F10 F14 F18) 2絕對式絕對式(AC58)從軸形式分從軸形式分 1空心軸空心軸(F series) 2實心軸實心軸(RI41 RI58 76)從機(jī)械結(jié)構(gòu)分從機(jī)械結(jié)構(gòu)分1組合式組合式 2無軸承無軸承(M series) 3封閉式封閉式 Confidential and internal use only223編碼器的主要技術(shù)參數(shù)編碼器的主要技術(shù)參數(shù)脈沖脈沖精度精度時針方向時針方向電源電壓電源電壓消耗電流消耗電流電壓輸出電壓輸出集電極開路集