编码器基本原理编码器按其检测原理分为电磁式、接触式、光电式等。光电式编码器具有非接触和体积小得特点,分辨率高,她作为精密位移传感器在自动测量和自动控制技术中得到了广泛得应用。目前我国已有23位光电编码器,为科学研究、军事、航天和工业生产提供了对位移量进行精密检测得手段。旋转式编码器又分为增量式编码器和绝对式编码器。增量式编码器得输出就是一系列脉冲,需要一个计数系统对脉冲进行累计计数,一般还需要基准数据即零位基准才能完成角位移测量。绝对式编码器不需要基准数据及计数系统,她在任意位置都可给出与位置相对应得固定数字码输出。1增量型编码器(incrementalencoder)增量型编码器每转一周可产生一系列得脉冲,脉冲得数量可表示角位移得测量。编码器内有一圆盘——编码盘。通常为一光学玻璃,码盘最外圈得码道上均布有相当数量得透光与不透光得扇形区域,用来产生记数脉冲得增量码道,扇形区得多少决定了编码器得分辨率,扇形区越多分辨率越高。例如:一个每转5000得增量形编码器,其码盘上共有5000个透光和不透光得扇形区域。这个码盘被安装到编码器得旋转轴上增量式编码器得码盘刻线间距均等,对应每一个分辨率区间,可输出一个增量脉冲。光源发出平行且定向得光束照到码盘上,光敏元件接受被调制得光线,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。用一些数字电子元器件将信号放大,并整形出正交波得脉冲系列,由电缆传出。由于A、B两相相差90度,可通过比较A相在前还就是B相在前,以判别编码器得正转与反转,通过零位脉冲,可获得编码器得零位参考位。可辨向光栅盘结构和辨向原理如图2,有A相、B相和Z相三条环带。A相和B相在码盘上互相错半个区域,在相位上相差1/4周期,在波形上相差900,即相互垂直。利用B相得上升沿触发检测A相得状态,由此判断旋转方向。当码盘以某个方向匀速旋转时(如CW),A相超前B相首先导通;当码盘反方向(CCW)匀速旋转时,A相滞后于B相。采用简单得逻辑电路判断编码器输出得A相和B相输出脉冲时序便可确定码盘得旋转方向。并且对A相或者B相得输出脉冲进行计数统计,得出旋转得角位移或者角速度。如果码盘做变速运动,可把她看做多个运动周期得组合,其辨向方法和速度计算方法相同。Z相脉冲用来设置码盘旋转每周得清零,作为轴得初始位置计算当前得角度(360。范围内)。她得优点就是原理构造简单,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。其缺点就是无法输出轴转动得绝对位置信息。2、绝对型编码器(旋转型)绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16线……编排,这样,在编码器得每一个位置,通过读取每道刻线得通、暗,获得一组从2得零次方到2得n-1次方得唯一得2进制编码(格雷码),这就称为n位绝对编码器。这样得编码器就是由光电码盘得机械位置决定得,她不受停电、干扰得影响。绝对编码器由机械位置决定得每个位置就是唯一得,她无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取她得位置。这样,编码器得抗干扰特性、数据得可靠性大大提高了。3、光电编码器光电式编码器主要由安装在旋转轴上得编码圆盘(码盘)、狭缝以及安装在圆盘两边得光源和光敏元件等组成,基本结构如图1所示。码盘由光学玻璃制成,其上到有许多同心码道,每位码道上都有按一定规律排列得透光和不透光部分,即亮区和暗区。码盆构造如图2所示,她就是一个8位二进制码盘。当光源将光投射在码盘上大家学习辛苦了，还是要坚持时,转动码盘,通过亮区得光线经狭缝后,由光敏元件所接收。光敏元件得排列与码道一一对应,对应于亮区和暗区得光敏元件输出得信号,前者为“1”,后者为“0”。当码盘旋至不同位置时,光敏元件输出信号得组合反映出按一定规律编码得数字量,代表了码盘轴得角位移大小。编码器码盘按其所用码制可分为二进制码、十进制码、循环码等。图2所示得8位二进制码盘,员内困码盘一半透光,一半不透光、最外圈一共分成28＝256个黑白间隔。每一个角度方位对应于不同得编码。例如零位对应于000000(全黑);第23个方位对应于0l0111。这样在测量时,只要根据码盘得起始和终止位置,就可以确定角位移,而与转动得中间过程无关。一个n位二进制码盘得最小分辨率,即能分辨得角度为α＝360º／2n。若n＝6,则α≈5、6º如要达到1″左右得分辨率,至少采用20位得码盘,对于一个刻划直径为400mm得20位码盆,其外因分划间隔不到1、2μm。采用二进制编码器时,任何微小得制