增量編碼器的原理就是這么簡(jiǎn)單

增量光電編碼器是一種常用的增量編碼器，主要由玻璃編碼器、發(fā)光管、光電接收管和成型電路組成。窗格玻璃的結(jié)構(gòu)如圖1所示，從外到內(nèi)分為三個(gè)環(huán)，即A環(huán)、B環(huán)和Z環(huán)。每個(gè)環(huán)中的黑色部分是不透明的，而白色部分是透明的，可以通過光透射。玻璃板的中心安裝有一根旋轉(zhuǎn)軸，與伺服電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)。


增量編碼器碼盤


增量光電編碼器的結(jié)構(gòu)和工作原理圖

增量編碼器的發(fā)光管發(fā)光照亮玻璃碼盤，光穿過A和B環(huán)的透明孔分別照亮A和B相光電接收管。以獲得相位A和相位B脈沖。經(jīng)過強(qiáng)化和整形后，脈沖被輸出。由于A和B環(huán)的透明孔的交錯(cuò)排列，所獲得的A和B相位脈沖之間的相位差為90°。Z形環(huán)只有一個(gè)透明孔，當(dāng)碼盤旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期時(shí)，只產(chǎn)生一個(gè)脈沖。這個(gè)脈沖被稱為Z脈沖（零位脈沖），它決定了代碼盤的起始位置。

增量編碼器可以檢測(cè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向、速度和位置。由于環(huán)A和B上透明孔的交錯(cuò)排列，當(dāng)環(huán)A中的孔引導(dǎo)環(huán)B中的相應(yīng)孔時(shí)，當(dāng)碼盤向前旋轉(zhuǎn)時(shí)，從增量編碼器接收的A相脈沖的相位領(lǐng)先于B相脈沖的相。當(dāng)碼盤向后旋轉(zhuǎn)時(shí)，環(huán)B將孔引導(dǎo)到環(huán)A中，相位B脈沖引導(dǎo)相位A脈沖。因此，了解A相和B相的脈沖情況可以確定碼盤的方向（即伺服電機(jī)的方向）。如果碼盤的A環(huán)上有100個(gè)透明孔，并且碼盤旋轉(zhuǎn)一次，編碼器輸出100-A相位脈沖；當(dāng)編碼器每秒旋轉(zhuǎn)10圈并輸出10個(gè)脈沖時(shí)，編碼器輸出1000-A相位脈沖，即輸出脈沖頻率為1KHZ；當(dāng)編碼器每秒旋轉(zhuǎn)50轉(zhuǎn)時(shí)，增量編碼器輸出5000個(gè)相位脈沖，輸出脈沖頻率5KHZ；因此，了解增量編碼器的輸出脈沖的頻率可以確定電機(jī)的速度。當(dāng)碼盤旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生100個(gè)脈沖。從第一個(gè)Z相脈沖產(chǎn)生開始，當(dāng)編碼器產(chǎn)生25個(gè)脈沖時(shí)，表明電機(jī)已轉(zhuǎn)到四分之一旋轉(zhuǎn)位置。當(dāng)編碼器輸出1000個(gè)脈沖時(shí)，表示電機(jī)已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了十個(gè)周期。

注：在技術(shù)術(shù)語中，分辨率是指增量編碼器旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期所產(chǎn)生的脈沖數(shù)。這與編碼器的A環(huán)和B環(huán)上的透明孔的數(shù)量有關(guān)。它們?cè)酵该?，旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期產(chǎn)生的脈沖越多，增量編碼器的分辨率就越高。

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