光电绝对编码器的工作原理与码盘结构解析

"本文介绍了数字式传感器中的编码器，特别是光电绝对编码器的工作原理、码制与码盘类型、以及转换关系和转换电路。" 编码器是感测技术中的重要组成部分，用于测量角位移。在本文中，我们主要讨论了直接编码器，它能够直接将角位移转换为二进制数码，提高了测量精度和效率。 1. 工作原理： 光电绝对编码器由光源、码盘和多个光电元件组成。码盘上有多个码道，每个码道分为不同数量的黑白间隔，当码盘旋转时，这些间隔会遮挡或透射光线到光电元件上。光电元件根据接收光线的有无，输出相应的电平信号，代表二进制的"1"或"0"。码盘每转动一定角度，就会有一组特定的二进制码输出，从而实现了角位移的数字化表示。 2. 码制与码盘： - 循环码盘：是最常见的码盘类型，其特点是相邻码道的黑白间隔数量呈2的幂次递增，且每道码道的黑白分界线与下一道码道的分界线对齐或错开180°。循环码盘的优点是不产生粗误差，但可能会有细误差。 - 二进制码盘：分为多个码道，每个码道的间隔数对应一个二进制位。例如，最内圈的码道可能有21个间隔，对应二进制的最低位，而外层码道的间隔数更多，对应更高的二进制位。 3. 转换关系和转换电路： - 转角与二进制码的转换：码盘的旋转角度与输出的二进制码之间存在固定的关系，可以通过数学公式将转角转换为二进制码。 - 二进制码与循环码的转换：为了消除粗误差，通常需要将二进制码转换为循环码。这一过程可以通过并行电路或串行电路实现，如图7-1-4所示，其中C1至Cn表示二进制码，R1至Rn表示循环码。 4. 缺点与优点： - 缺点：二进制码盘可能存在粗误差，尤其是在相邻码道的分界线对齐时。 - 优点：循环码盘可以消除粗误差，提高测量精度，但可能需要更复杂的转换电路来处理细误差。 总结来说，光电绝对编码器通过精密的码盘设计和电路转换，实现了角位移的精确数字化测量。在实际应用中，根据具体需求选择合适的码盘类型和转换方法，以达到最佳的测量效果。