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什么叫編碼器?

編碼器是意指＂數(shù)字化的量尺＂借著編碼器的出現(xiàn)，使量測工具得以結(jié)合＂光＂＂電＂和邏輯來運(yùn)算，極快的量測速度，將量測工作推向新的里程碑。

1，編碼器的分類

1. 以量測對象來分類

（1） 圓盤式光學(xué)編碼器：以角度為量測對象。

（2） 直線式光學(xué)編碼器：以長度為量測對象。

2. 以輸出特性來分類

（1） 光電式：由刻有光柵之主尺及副尺所構(gòu)成。

（2） 磁動式：由磁頭及鍍磁性層之長桿所構(gòu)成。

（3） 靜電電容式：由接收電極之主尺和發(fā)射電極及質(zhì)測電極支副尺構(gòu)成。

（4） 電磁感應(yīng)式：由感應(yīng)式滑塊線圈及有刻度尺的金屬基版。

2，光學(xué)編碼器的優(yōu)點(diǎn)

1. 光學(xué)的材質(zhì)

光電編碼器之周期性結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)物均為玻璃材料制程，歷久不變形。

2. 精確度高、耐久性良好。

光電編碼器主尺和副尺上之刻線精度，可以利用雷射干涉測量儀校驗，最小條紋間隔之值可達(dá)20μm至10μm，再利用電路分割，所以精確度甚高。

3. 良好的保護(hù)構(gòu)造。

光電編碼器具有防油防塵的特性，在切削加工的環(huán)境中可進(jìn)行精密量測的工作，增長量具使用壽命。

4. 維護(hù)容易

光電編碼器量測時其兩尺之間并無直接接觸，因此即使移動亦不產(chǎn)生磨損。

3，增量式光學(xué)編碼器

增量型光學(xué)編碼器是將指示刻度組合后即可獲得正弦波輸出，同時進(jìn)行變位量測。其圓板為等間隔的細(xì)縫及基準(zhǔn)細(xì)縫，構(gòu)造簡單易于制造，價格便宜，零點(diǎn)可設(shè)定任意角度位置。在細(xì)縫圖板上，有等間隔的細(xì)縫，檢出亦有相同間隔的細(xì)縫兩側(cè)配置燈源，透鏡，光檢測器組件以檢測信號。增量型計數(shù)的方式是可在任何點(diǎn)設(shè)立原點(diǎn)，然后再以數(shù)字的方式表示從該原點(diǎn)算起位移或角度之變化量。

圖1 增量器光學(xué)編碼器結(jié)構(gòu)示意圖

絕對型角度編碼器示意圖

以角度為量測對象，由于機(jī)件之直線及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動常是由馬達(dá)旋轉(zhuǎn)來帶動并作減速及轉(zhuǎn)換。

圖5 直線式光電式編碼器的原理

圓盤式光學(xué)編碼器又稱光學(xué)分角儀，其原理：細(xì)縫板安裝于旋轉(zhuǎn)軸上，軸旋轉(zhuǎn)時，由光電傳感器可感應(yīng)明暗的變化，光明暗

變化的取法具有細(xì)縫的圓盤與檢出細(xì)縫相向而置，在兩側(cè)安裝光源，準(zhǔn)置透鏡。當(dāng)圓板旋轉(zhuǎn)一個間距，光電傳感器經(jīng)由檢出細(xì)縫得到一次光的明暗變化，將之轉(zhuǎn)換為正弦波形的輸出電壓。圓板每旋轉(zhuǎn)一間距，是取出一波形的輸出信號，將之脈沖化，以計數(shù)器計算脈沖數(shù)，即可數(shù)字計測軸的旋轉(zhuǎn)量。需要更細(xì)的讀值時，可利用電子電路的分割、回路，如在每轉(zhuǎn)2000分割的入碼器加裝4分割回路時，每轉(zhuǎn)可得8000分割。光電式圓編碼器大部分被用在電機(jī)中的旋轉(zhuǎn)檢測，或者A—B相的產(chǎn)生，如圖3所示，在圓盤中有許多細(xì)密的小孔可以穿透光線，當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時會引起受光素子上的光線被切割，經(jīng)過特殊的位置計算我們可以獲得A—B相差90°的相位輸出。

圖3 圓盤式光學(xué)編碼器

6，直線式光電編碼器

“光學(xué)尺＂屬于直線式光學(xué)編碼器系統(tǒng)，它的基本工作方式是一樣的，只是把運(yùn)動的方向由圓形轉(zhuǎn)為直線式，如圖4所示，因此它也可以輸出一個A—B相的信號來判斷運(yùn)動的方向是向左亦或是向右，而圖5為直線式光學(xué)編碼器的工作原理。

圖4 光電式線性編碼的組成

5.圓盤式光學(xué)編碼器

4，絕對型角度編碼器

最常見之圓盤式光學(xué)編碼器是屬于絕對值角度編碼器，是利用數(shù)字編碼的方式來表示從原點(diǎn)起的變位量，亦即在刻度尺刻上尺度記號，當(dāng)副尺停止移動后，用讀取符號測訂刻度的位置。絕對型角度編碼器之優(yōu)點(diǎn)是讀取坐標(biāo)值，計數(shù)不會產(chǎn)生累

積誤差，高速旋轉(zhuǎn)時不必考騾偵測器及電路之響應(yīng)時間，可靠性高，不會受到中斷干擾之影響，但價格高昂。

圖2