接触式编码器的分辩率受电刷的限制,不可能很高;而光电式编码器由于使用了体积小、易于集成的光电元件代替机械的接触电刷,其测量精度和分辩率能达到很高水平,所以它在自动控制和自动测量技术中得到了广泛的应用。例如,多头、多色的电脑绣花机和工业机器人都使用它作为精确的角度转换器。我国目前已有16位光电编码和25000脉冲/Ring的光电增量编码器,并形成了系列产品,为科学研究和工业生产提供了对位移量进行精密检测的手段。
光电式编码器的结构和工作原理
光电编码器的最大特点是非接触式的,因此,它的使用寿命长,可靠性高。它是一种绝对编码器,即几位编码器其码盘上就有几位码道,编码器在转轴的任何位置都可以输出一个固定的与位置相对的数字码。这一点与接触式码盘编码器是一样的。不同的是光电编码器的码盘采用照相腐蚀工艺,在一块圆形光学玻璃上刻有透光和不透光的码形,如图14-11所示。在几个码道上,装有相同个数的光电转换元件代蔡接触式编码器的电刷,并且将接触式码盘上的高,低电位用光源代替。当光源经光学系统形成一东平行光投射在码盘上时,转动码盘,光经过码盘的透光和不透光区,在码盘的另一侧就形成了光脉冲,脉冲光照射在光电元件上就产生与光脉冲相对应的电脉冲。码盘上的码道数就是该码盘的数码位数。由于每一个码位有一个光电元件,当码盘旋至不同位置时,各个光电元件根据受光照与否,就能将间断光转换成电脉冲信号。
光电编码器的精度和分辩率取决于光码盘的精度和分辩率,即取决于刻线数。目前,已能生产径向线宽为6.7×10-8rad的码盘,其精度达1X10-8。显然,比接触式的码盘编码器精度要高出多个数量级。如果再进一步采用光学分解技术,可获得更多位的光电编码器。
光电编码器与接触式码盘编码器一样,通常采用循环码作为最佳码形,这样可以解决非单值误差的问题。光电码盘的优点是没有触点磨损,因而允许高速转动!但是其结构较为复杂,光源寿命较短。
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