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光電脈沖編碼器的結構和工作原理

信息發布來源:直線步進電機供應商振合機電
1、分類與結構
   脈沖編碼器是一種旋轉式脈沖發生器。它把機械轉角變成電脈沖,是一種常用的角位移傳感器。脈沖編碼器分光電式、接觸式和電磁感應式三種。光電式的精度與可靠性都優于其他兩種,因此數控機床上只使用光電式脈沖編碼器。由霍耳效應構成的電磁感 應或脈沖發生器也有用作速度檢測的。光電脈沖編碼器按每轉發出的脈沖數的多少來分,又有多種型號。根據機床滾珠絲杠螺距來選用相應的脈沖編碼器。
  增量式光電脈沖編碼器最初的結構就是一種光電盤。在一個圓盤的圓周上分成相等的透明與不透明部分,圓盤與工作軸一起旋轉。此外還有一個固定不動的扇形薄片與圓盤平行放置,并制作有辨向狹縫(或狹縫群),當光線通過這兩個作相對運動 的透光與不透光部分時,使光電元件接受到的光通量也時大時小地連續變化(近似于正弦信號),經放大、整形電路的變換后變成脈沖信號。通過計量脈沖的數目和頻率即可測出工作軸的轉角和轉速。

  該編碼器通過十字連接頭與伺服電動機連接,它的法蘭盤固定在電動機的端面上,罩上防護罩,構成完整的驅動部件。
  光電脈沖編碼器的結構示意圖見圖。2、工作原理
  光線透過圓光柵和指示光柵的線紋,在光電元件上形成明暗交替變化的條紋,產生兩組近似于正弦波的電流信號A與B,兩者的相位相差90o,經放大、整形電路變成方波,如圖所示。若A相超前于B相,對應電動機作正向旋轉;若B相超前于A相,對應電動機作反相旋轉。若以該方波的前沿或后沿產生計數脈沖,可以形成代表正向位移和反向位移的脈沖序列。

   (a) 信號處理線路 (b)光電輸出波形圖   Z相是一轉脈沖,它是用來產生機床的基準點的。通常,數控機床的機械參考點與各軸的脈沖編碼器發Z相脈沖的位置是一致的。在應用時,從脈沖編碼器輸出的,四個方波被引入位置控制回路,經辨向和乘以倍率后,變成代表位移的測量脈沖。經頻率一電壓變換器變成正比于頻率的電壓,作為速度反饋信號,供給速度控制單元進行速度調節。
  圖 (a)為光電脈沖編碼器的信號處理線路圖。其中施密特觸發器作為放大整形用。它將相差90o的二組正弦波電流信號A與B,放大整形為方波。若A相超前B相90o(圖 (b)右)則輸出正轉脈沖列G;若A相落后B相90o,如圖 (b)左,則輸出反轉脈沖列F。若門電路如圖 (b)所示由與或門 組成,則在輸入信號一周期內有4個脈沖輸出,即把與位移(轉角)成正比的柵距角或莫爾條紋寬度細分成四等分了。

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