透射与反射式光电编码器原理及增量编码器详解

光电编码器是一种关键的传感器设备，它将物理量如位置、角度等转换为数字信号，广泛应用于运动控制和定位系统中。本文主要聚焦于增量式光电编码器，它包括旋转和直线两种类型，分别用于测量旋转角度和线性位移。 旋转光电编码器的核心组成部分是码盘，通常是圆形或直线形状，由金属、玻璃或聚合物等材料制成。码盘上的透光和遮光部分按照特定编码规则排列，形成交替的条纹，当轴旋转时，这些条纹会交替遮挡光源，导致光束中断，从而在接收端产生电信号。透射式编码器通过透光部分，而反射式编码器则利用光的反射来实现相同的功能。 增量编码器的码盘具有高分辨率，通常由一系列非常细的窄缝和线条构成，形成了圆光栅。这些窄缝间的间距决定了码盘的分辨率，比如每转2048计数（CPR）的码盘可以提供极高的精度。除了测量位置，码盘上可能还设有特殊的窄缝作为定位信号或零位参考，使得系统能够进行回零操作。 光电器件接收到的光线在运动和静止部分的间隙中会产生光线衍射，这会导致实际输出的电信号更接近正弦波，而非理论上的三角波。设计中会通过多组挡板和光电器件组合，如图12.1所示，来产生不同相位的脉冲信号，包括定位脉冲和用于速度测量的其他信号。这些信号经过数字处理后，能够为运动控制系统提供精确的位置和速度数据。 光电编码器的工作原理涉及光学信号的捕捉、处理和转换，其性能参数和设计细节对于确保运动控制系统的精准性和可靠性至关重要。掌握这种技术有助于理解和优化各种工业自动化和机器人应用中的定位控制。