光電編碼器的介紹和測量方法有哪些？今天華爾圣編碼器來講解下：

光電編碼器介紹：
光電式編碼器通過讀取光電式編碼器盤上的圖案或代碼信息來表示與光電式編碼器連接的電動機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息。 根據(jù)光電編碼器的工作原理，可以將光電編碼器分為絕對式光電編碼器和增量式光電編碼器。 以下對這兩種光電編碼器的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行說明。

(一)、絕對值型光電編碼器
絕對型光電式編碼器如圖所示，通過讀取編碼器盤上的二進(jìn)制的編碼信息表示絕對位置信息。
代碼盤是以一定代碼格式制作的盤。 圖1是圖中空白的部分透過光，用“0”表示的二進(jìn)制代碼板。 黑色部分不透光，用“1”表示。 通常，構(gòu)成編碼率的圓圈被稱為編碼信道，各編碼信道表示二進(jìn)制的1比特，zui外側(cè)的是zui低位比特，最內(nèi)側(cè)的是zui高位比特。 在編碼盤具有4個代碼通道的情況下，從內(nèi)到外的代碼通道分別是二進(jìn)制的23、22、21、20、4位二進(jìn)制，因此盤如0000、001、…、1111那樣
根據(jù)碼盤上形成的碼道，配置相應(yīng)的光電傳感器，如光源、透鏡、碼盤、光電二極管、驅(qū)動電子電路等。 當(dāng)碼輪成為某個角度時，與使扇區(qū)中的光透過的碼道對應(yīng)的光電二極管導(dǎo)通，輸出低電平“0”，與遮光的碼道對應(yīng)的光電二極管不導(dǎo)通，輸出高電平“1”
(2)、增量式光電編碼器
增量型光電編碼器的目的是編碼器根據(jù)位置的變化輸出一系列脈沖信號，并根據(jù)位置變化的方向用計數(shù)器對脈沖進(jìn)行加減運(yùn)算，從而檢測位置。 由光源、透鏡、主光柵的編碼盤、凸輪盤、受光元件、電子電路構(gòu)成。
增量式光電編碼器的工作原理是，由于旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，半徑方向上具有均勻狹縫的主光柵代碼盤旋轉(zhuǎn)，主光柵代碼盤的上表面有與其平行的向錯，向錯相互錯開90o相位的狹縫工作，光盤不動，主光柵代碼盤隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，光源通過透鏡平行于主光柵代碼盤，通過主光柵代碼盤和光盤，光電二極管接收相位差90o的近似正弦信號，在邏輯電路中轉(zhuǎn)換信號和計數(shù)信號為了獲得絕對位置角，增量式光電編碼器有零脈沖。 也就是說，主光柵每旋轉(zhuǎn)1圈就輸出零脈沖，將位置角清零。 可以通過增量式光電編碼器檢測電機(jī)的位置和速度。

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二、光電編碼器的測量方法：
光電編碼器可用于在電機(jī)控制中測量電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場位置和機(jī)械位置，以及轉(zhuǎn)子磁場和機(jī)械位置的變化速度和變化方向。 這里介紹光電編碼器在這些方面的應(yīng)用方法。
(1)使用光電編碼器測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速
可以通過定時器/計數(shù)器根據(jù)光電編碼器的輸出脈沖信號測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 具體的速度方法有m法、t法、M/T法3種。
m法也稱為頻率測量法，其速度原理是在預(yù)定的檢測時間Tc內(nèi)對光電編碼器輸出的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)的速度方法，如圖2所示，例如只要光電編碼器為n行，則可以是每轉(zhuǎn)4N脈沖。 這是因為兩個脈沖的上升沿和下降沿正好將編碼器信號4倍頻。 現(xiàn)在，如果設(shè)檢測時間為Tc，計數(shù)器的記錄脈沖數(shù)為M1，則電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速為
在實際測量中，時間Tc內(nèi)的脈沖數(shù)不一定是整數(shù)，另外還存在zui大一半的脈沖誤差。 如果要求測量的誤差小于規(guī)定的范圍，例如小于1%，則M1應(yīng)該大于50。 為了在一定的轉(zhuǎn)速下增大檢測脈沖數(shù)M1，減小誤差，可以增大檢測時間Tc。 例如，伺服系統(tǒng)的測量速度用于反饋控制，一般需要在0.01秒以下。 這樣，減小測量誤差的方法是采用高線數(shù)的光電式編碼器。
m速度適用于測量高轉(zhuǎn)速。 這是因為，在給出的光電式編碼器線數(shù)n機(jī)的測量時間Tc條件下，轉(zhuǎn)速越高，計數(shù)脈沖M1越大，誤差越小。
如圖3所示，t法也稱為測周法，該測周法是在一個脈沖周期內(nèi)對時鐘信號脈沖進(jìn)行計數(shù)的方法。 例如時鐘頻率為fclk、計數(shù)器記錄的脈沖數(shù)為M2、光電式編碼器為n行，每行輸出4N脈沖時，電動機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速為
為了減小誤差，希望記錄盡可能多的脈沖數(shù)，因此t法速度適用于低速運(yùn)行的情況。 但是，轉(zhuǎn)速過低，一個編碼器輸出脈沖的時間過長，時鐘脈沖數(shù)會超過計數(shù)器的zui大計數(shù)值而溢出。 另外，時間過長也會影響控制的迅速性。 與m法速度一樣，通過選擇線數(shù)多的光電編碼器，可以提高電機(jī)轉(zhuǎn)速測量的高速性和精度。
M/T法速度將m法和t法兩種方法組合使用，在一定的時間范圍內(nèi)，同時計數(shù)光電編碼器輸出的脈沖數(shù)M1和M2時，電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速為
在實際動作時，在一定的Tc時間內(nèi)對光電式編碼器的脈沖進(jìn)行計數(shù)，在初始的光電式編碼器的上升沿計時器的開始定時同時開始光電式編碼器和時鐘脈沖數(shù)的記錄，在定時Tc時間停止光電式編碼器的脈沖計數(shù)，在采用M/T法既有m法速度高速的優(yōu)點(diǎn)，也有t法速度低速的優(yōu)點(diǎn)。

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