航天公开课光电编码器思维导图

是一种码盘式角度—数字检测元件

一种是增量式编码器

另一种是绝对式编码器

增量式编码器是指随转轴旋转的码盘给出一系列脉冲

然后根据旋转方向用计数器对这些脉冲进行加减计数，以此来表示转过的角位移量

增量式编码器的工作原理，增量式编码器由主码盘、鉴向盘、光学系统和光电变换器组成

在图形的主码盘（光电盘）周边上刻有节距相等的辐射状窄缝

形成均匀分布的透明区和不透明区，鉴向盘与主码盘平行

并刻有a、b两组透明检测窄缝，它们彼此错开1/4节距

以使A、B两个光电变换器的输出信号在相位上相差90°

鉴向盘静止不动，主码盘与转轴一起转动，光源发出的光投射到主码盘与鉴向盘上

当主码盘上的不透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线被全部遮住，光电变换器输出电压为最小

当主码盘上的透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线全部通过，光电变换器输出电压为最大

主码盘每转过一个刻线周期，光电变换器将输出一个近似的正弦波电压

且光电变换器A、B的输出电压相位差为90°，经逻辑电路处理就可以测出被测轴的相对转角和转动方向

利用增量式编码器还可以测量轴的转速

方法有两种，分别应用测量脉冲的频率和周期的原理

绝对式编码器是把被测转角通过读取编码盘上的图案信息直接转换成相应代码的检测元件

编码盘有光电式、接触式和电磁式3种

光电式码盘是目前应用较多的一种，它是在透明材料的圆盘上精确地印制上二进制编码

四位二进制的码盘，码盘上各圈圆环分别代表一位二进制的数字码道

在同一个码道上印制黑白等间隔图案，形成一套编码

黑色不透光区和白色透光区分别代表二进制的“0”和“1”

在一个4位光电码盘上，有4圈数字码道，每一个码道表示二进制的一位

里侧是高位，外侧是低位，在360°范围内可编码数为2 4 =16个

码盘的一侧放置电源，另一边放置光电接收装置，每个码道都对应有一个光电管及放大、整形电路

码盘转到不同位置，光电元件接收光信号，并转成相应的电信号，经放大整形后，成为相应数码电信号

但由于制造和安装精度的影响，当码盘回转在两码段交替过程中，会产生读数误差

例如，当码盘顺时针方向旋转，由位置“0111”变为“1000”时，这四位数同时都要变化

可能将数码误读成16种代码中的任意一种，如读成1111、1011、1101…0001等，产生了无法估计的数值误差，这种误差称非单值性误差

循环码盘（或称格雷码盘）循环码习惯上又称格雷码，也是一种二进制编码，只有“0”和“1”两个数

四位二进制循环码盘，这种编码的特点是任意相邻的两个代码间只有一位代码有变化

即“0”变为“1”或“1”变为“0”

在两数变换过程中，所产生的读数误差最多不超过“1”，只可能读成相邻两个数中的一个数

所以，它是消除非单值性误差的一种有效方法