Confidential and internal use only 光电编码器基础知识培训 ICG TianJin China 2009.4.30 1 Confidential and internal use only 编码器的分类与应用 编码器的主要技术参数 编码器基本工作原理 编码器的命名方式 2 Confidential and internal use only 1 编码器的基本工作原理 光电编码器，又称光电角位置传感器。是集成光机 电为一体的数字测角装置，主要是以高精度计量光栅 为检测元件，通过光电转换，将轴的机械角位移信息转 换成相应的数字代码，用他可以实现角位移、角速度、 和角加速度及其他物理量的精确测量,输出信号与计算 机相连接,不仅能够实现数字测量与数字控制,而且与其 他同类用途的传感器相比，具有精度高、测量范围广、 使用可靠、易于维护等优点。因此已普遍应用在雷达、 光电经纬仪、地面指挥仪、机器人、数控机床和高精度 闭环调速系统等诸多领域，是自动化设备理想的角度传 感器。 3 Confidential and internal use only 1：光源（LED） 2：透镜（Lens） 3：指示光栅 4：码盘（Disk） 5：接受器（ ASIC） 点光源（LED）发出的光经过透镜（Lens）的折射变成准直的平行光，通 过光栅和码盘，照射到光电接受器上，如果码盘发生转动，光线就会把码 盘转动的情况反应到接受器上。接受器会把这些光信号转换成电信号输出 ，从而以电脉冲的形式反应出物理的运动量（位移、角速度、加速度）。 4 Confidential and internal use only 光电编码器信号产生流程 光源LED 透镜Lens 指示光栅 码盘Disk 接受器ASIC 整形电路 客户 信号的形式 发散的红外光 平行的红外光 编码后的平行红外光 能反应运动状态的编码平行红外光 能反应运动状态的电脉冲信号 有驱动能力且能反应运动状态的电脉 冲信号 5 Confidential and internal use only 增量信号： 由A，B，Z等信号组成可以反 应出当前编码器的运行状态。 如：在单位时间内，用户接受 到的脉冲数就反应出了编码器运行 的速度，包括速率和方向。 磁极信号（UVW信号）： 由U、V、W等信号组成可以代 替电机中的电刷切换电机的磁极电 流方向。用来控制电机的运行。 6 Confidential and internal use only 相位阵技术 相位阵技术就是将光电池高度集成在ASIC芯片上，差动 信号（A或B）的接收部分是由数百个微小单元光电池集成 在一起，各单元光电池分布在不同的位置，其相位和波形 通过阵列运算的方式，把模糊信号处理成高灵敏度标准源 信号。相位阵ASIC芯片由多层电路组成，除表面的高灵敏 度光电池阵列外，下层还集成实时阵列运算电路、虚拟定 光栅、正弦信号生成电路、电压比较器、积分放大器、相 位稳定电路、倍频电路等，从而简化了编码器电路处理过 程。 丹纳赫采用的就是相位阵技术，ASIC是从美国ETIC（ East Texas Integrated Circuits）购买的，它集成了指示光 栅、信号处理电路、倍频电路等，具有较高的耐温特性和 较高的响应频率还有很好的抗干扰特性。 7 Confidential and internal use only UVW ASIC 正在发光的LED、 Lens组合件 ABZ ASIC 码盘 8 Confidential and internal use only 111870-0002 LED、Lens组合件ABZ ASIC 整体放大图 ASIC的局部放大图UVW ASIC 整体放大图 9 Confidential and internal use only LED整体放大图Disk 码道部分放大图 合格的ABZ信号合格的UVW信号 10 Confidential and internal use only 附录 ：信号倍频的原理 11 Confidential and internal use only 附录 ：模拟信号积分放大的原理 12 Confidential and internal use only 附录 ：放大及驱动电路的原理 13 Confidential and internal use only 附录 ：典型编码器PCB原理图（增量式） 14 Confidential and internal use only 附录 ：典型编码器倍频电路原理图（增量式 ） 15 Confidential and internal use only16 Confidential and internal use only17 Confidential and internal use only18 Confidential and internal use only19 Confidential and internal use only20 Confidential and internal use only 2 编码器的主要分类 从工作原理分 1光电式 2磁电式 3机械式 从信号分 1增量式(F10 F14 F18) 2绝对式(AC58) 从轴形式分 1空心轴(F series) 2实心轴(RI41 RI58 76) 从机械结构分 1组合式 2无轴承(M series) 3封闭式 21 Confidential and internal use only 3 编码器的主要技术参数 脉冲精度时针方向电源电压消耗电流 电压输出集电极开路驱动器输出信号协议 互补输出绝缘阻抗响应频率 最大机械转速 启动力拒径向跳动 时针方向 轴向串动端面跳动 22 Confidential and internal use only 4 编码器的命名方式 23