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1、光学编码器优点1. 光学的材质光电编码器之周期性结构的标准物均为玻璃材料制程，历久不变形。2. 精确度高、耐久性良好。光电编码器主尺和副尺上之刻线精度，可以利用雷射干涉测量仪校验，最小条纹间隔之 值可达20p m至10p m,再利用电路分割，所以精确度甚高。3. 良好的保护构造。光电编码器具有防油防尘的特性，在切削加工的环境中可进行精密量测的工作，增长量 具使用寿命。4. 维护容易光电编码器量测时其两尺之间并无直接接触，因此即使移动亦不产生磨损。编码器分类及性价分析：增量式编码器优点：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缺点：无法输出轴转动的绝对位置
2、信息停电后，必须从约定的基准重新开始计数。绝对式编码器与增量型比较：直接读取坐标值，不需要计数器没有累积误差高速旋转时不必考虑编码器与电路的响应时间，最高运转速度比增量式光电编码器高 可靠性高，不会受到中断干扰的影响电源切掉后信息不会丢失缺点：价格咼昂。混合式绝对值编码器增量式编码器：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,从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位, 计数用的是A、B脉冲中的一个，一般是用的A脉冲增量式工作原理:逆时钟顺时钟顺时钟SlS0S0/Sl顺时针运动逆时针运动A BA B1 11 10 11 00 00 01
3、00 1通道A输出波形超前通道B波形90 ；逆时针旋转时，通道A输出波形迟通道B波形90 ；光电编码器每旋转一圈, 输出一个基准脉冲，基准脉冲的波形中心对准通道A输出的波形中心。如果光栅格SO等于S1时，也就是SO和S1弧度夹角相同，且S2等于SO的1/2,那 么可得到此次角度码盘运动位移角度为SO弧度夹角的1/2，除以所消毫的时间，就得到此次 角度码盘运动位移角速度。SO等于S1时，且S2等于SO的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移 角度，如果SO不等于S1，S2不等于SO的1/2,那么要1个运动周期才可以得到运动方向 位和位移角度了。EPC-755A增量编码器im六通道输
4、出信号:* IK | M时的川fM法测量鉴相与计数电路:DCLKQn+lq0 ”011 F10x 0QnX 1QnQn74LS193的功能衣溝零预置LD时钟预置数据输入6爲E %谕出2 a a a1XX XX XX X0 0 0 000X X 川d2山01? 1X XX X加计数011 TX XX X减计数CO是进位标志BO是借位标志，用来级联 此计数初值设置为800H,用P 口设置的M法又称之为测频法，其测速原理是在规定的检测时间Tc内，对光电编码器输出的脉 冲信号计数的测速方法。这种测量方法的误差来源于TC内的脉冲个数不已定是一个整数。解决这种问题的方法有两 种一种是加大Tc 一种是加大转
5、速。伺服系统中的测量速度用于反馈控制，一般应在0.01秒以下。由此可见，减小测量误差的 方法是采用高线数（光栅数量多）的光电编码器。M法测速适用于测量高转速，因为对于给定的光电编码器线数N机测量时间Tc条件下转 速越高，计数脉冲Ml越大，误差也就越小。T法也称之为测周法，该测速方法是在一个脉冲周期内对时钟信号脉冲进行计数的方 法。为了减小误差，希望尽可能记录较多的脉冲数，因此T法测速适用于低速运行的场合。 与M法测速一样，选用线数较多的光电编码器可以提高对电机转速测量的快速性与精度。M/T法测速是将M法和T法两种方法结合在一起使用，在一定的时间范围内，同时对光 电编码器输出的脉冲个数Ml和M2
6、进行计数。实际工作时，在固定的Tc时间内对光电编码器的脉冲计数，在第一个光电编码器上升 沿定时器开始定时，同时开始记录光电编码器和时钟脉冲数，定时器定时Tc时间到，对光 电编码器的脉冲停止计数,而在下一个光电编码器的上升沿到来时刻，时钟脉冲才停止记录。 采用M/T法既具有M法测速的高速优点，又具有T法测速的低速的优点，能够覆盖较广 的转速范围，测量的精度也较高，在电机的控制中有着十分广泛的应用。选型需要考虑的:（1 ）分辨率光电编码器的分辨率是以编码器轴转动一周所产生的输出信号基本周期数来表示的，即 脉冲数/转（PPR ）。码盘上的透光缝隙的数目就等于编码器的分辨率，码盘上刻的缝隙越 多，编码
7、器的分辨率就越高。在工业电气传动中，根据不同的应用对象，可选择分辨率通常 在5006000PPR的增量式光电编码器，最高可以达到几万PPR。交流伺服电机控制系统 中通常选用分辨率为2500PPR的编码器。此外对光电转换信号进行逻辑处理，可以得到2 倍频或4倍频的脉冲信号，从而进一步提高分辨率。（2 ）精度增量式光电编码器的精度与分辨率完全无关，这是两个不同的概念。精度是一种度量在 所选定的分辨率范围内，确定任一脉冲相对另一脉冲位置的能力。精度通常用角度、角分或 角秒来表示。编码器的精度与码盘透光缝隙的加工质量、码盘的机械旋转情况的制造精度因 素有关，也与安装技术有关。（3 ）输出信号的稳定性编
8、码器输出信号的稳定性是指在实际运行条件下，保持规定精度的能力。影响编码器输 出信号稳定性的主要因素是温度对电子器件造成的漂移、外界加于编码器的变形力以及光源 特性的变化。由于受到温度和电源变化的影响，编码器的电子电路不能保持规定的输出特性, 在设计和使用中都要给予充分考虑。（4 ）响应频率编码器输出的响应频率取决于光电检测器件、电子处理线路的响应速度。当编码器高速 旋转时，如果其分辨率很高，那么编码器输出的信号频率将会很高。如果光电检测器件和电 子线路元器件的工作速度与之不能相适应，就有可能使输出波形严重畸变，甚至产生丢失脉 冲的现象。这样输出信号就不能准确反映轴的位置信息。所以，每一种编码器
9、在其分辨率一 定的情况下，它的最高转速也是一定的，即它的响应频率是受限制的。编码器的最大响应频 率、分辨率和最高转速之间的关系如公式（1-1）所示。xN60(M)我中，鳥油为最大响应频率、R唤为最高转速、N为分辨率。（5 ）信号输出形式在大多数情况下，直接从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低，波形也不规则， 还不能适应于控制、信号处理和远距离传输的要求。所以，在编码器内还必须将此信号放大、 整形。经过处理的输出信号一般近似于正弦波或矩形波。由于矩形波输出信号容易进行数字 处理，所以这种输出信号在定位控制中得到广泛的应用。采用正弦波输出信号时基本消除了 定位停止时的振荡现象，并且容易通过电子
10、内插方法，以较低的成本得到较高的分辨率。输出方式:集电极开路输出（通用型）互补输出电压输出长线驱动器输出UVW输出iii*rtjc OVTO.LD1o ；?:- *轉p 典t带上拉电阻和集电极开路型的最大灌电流输入为100mA ；推挽输出型的最大输出电流为 50mA；差分输出型，当输入电压为5VDC时，其输出满足RS422要求。集电极开路输出 这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN晶体管，将晶体管的发 射极引出端子连接至0V,断开集电极与+Vcc的端子并把集电极作为输出端。在编码器供电 电压和信号接受装置的电压不一致的情况下，建议使用这种类型的输出电路。输出电路如图 1-3所示。主要应用领域
11、有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、 包装机械和针织机械等。电压输出这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN晶体管，将晶体管的发射极引 出端子连接至0V,集电极端子与+Vcc和负载电阻相连，并作为输出端。在编码器供电电压 和信号接受装置的电压一致的情况下，建议使用这种类型的输出电路。输出电路如图1-4所 示。主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机 械和针织机械等。verrJ ov1*屏蔽外壳地线驱动输出 这种输出方式将线驱动专用IC芯片（26LS31）用于编码器输出电路，由 于它具有高速响应和良好的抗噪声性能，使得线驱动输出适宜长距离
12、传输。输出电路如图 1-5所示。主要应用领域有伺服电机、机器人、数控加工机械等。互补型输出 这种输出方式由上下两个分别为PNP型和NPN型的三极管组成，当其中 一个三极管导通时，另外一个三极管则关断。这种输出形式具有高输入阻抗和低输出阻抗, 因此在低阻抗情况下它也可以提供大范围的电源。由于输入、输出信号相位相同且频率范围 宽，因此它适合长距离传输。输出电路如图1-6所示。主要应用于电梯领域或专用领域。推挽式输出这种输出方式由上下两个NPN型的三极管组成，当其中一个三极管导通 时，另外一个三极管则关断。电流通过输出侧的两个晶体管向两个方向流入，并始终输出电 流。因此它阻抗低，而且不太受噪声和变形
13、波的影响。输出电路如图1-7所示。主要应用 领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等。IN输出屏蔽 外寰地绝对型角度编码器:诊发射光源光学扳分类：二进制码循环码（格雷码）十进制码六十进制码（度、分、秒进制）码盘二进制缺点: 存在粗误差iFa(Cs)CJ循环二进制（格雷码）方式不存在这样的误差。 循环二进制码需要一次码变换，变为自然二进制形式。混合式光电编码器:在增量式光电编码器的基础上，增加了一组用于检测永磁伺服电机磁极位置的码道。即每1/4圆由四位二进制循环码分割成16个等分位置。根据U、V、W三相脉冲的高低电平关系可以判断电机磁极的当前位置。其过程
14、是：电 机启动前，通过U、V、W三相脉冲的状态估算出电机磁极位置，即当前的角度，一旦电 机旋转起来，光电编码器的增量式部分可以精确地检测出位置值。使用U、V、W信号来 判断磁极位置是有误差的。从旋转码盘读出的光电信号经光电放大器和模拟信号多路转换器，送至A/D转换器后 者实际上是一种细分插值电路，用以获得高分辨率的测量脉冲。服冲数由一大容量的绝对值 二进制可逆计数器计数。该计数器由备用电源供电，确保在断电时，也不丢失数据。在第一 次安装机床时，对绝对零点进行调整以后，计数器永远不会被清零，所以它的计数代表了机 床的绝对位置。内循环码读出的4 X16个位置/转，代表了一周的粗计角度检测.它和永 磁伺服电机四对磁极的结构相对应，可实现对永磁伺服电机的磁场位置的控制。A A旦B十J-1 r1 iUUvVwZZnILrp?P3P4piP5P6siS1极8IP1P2P3
