光电编码器基础知识培训.ppt

Confidential and internal use only光光电编码电编码器基器基础础知知识识培培训训•ICG TianJin China•2009.4.301Confidential and internal use only编码编码器的分器的分类类与与应应用用编码编码器的主要技器的主要技术术参数参数编码编码器基本工作原理器基本工作原理编码编码器的命名方式器的命名方式2Confidential and internal use only1编码编码器的基本工作原理器的基本工作原理 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 only1：光源（：光源（LED））2：透：透镜镜（（Lens））3：指示光：指示光栅栅4：：码盘码盘（（Disk））5：接受器：接受器（（ASIC））点光源（点光源（LED））发发出的光出的光经过经过透透镜镜（（Lens）的折射）的折射变变成准直的平行光，通成准直的平行光，通过过光光栅栅和和码盘码盘，照射到光，照射到光电电接受器上，如果接受器上，如果码盘发码盘发生生转动转动，光，光线线就会把就会把码码盘转动盘转动的情况反的情况反应应到接受器上。

接受器会把到接受器上接受器会把这这些光信号些光信号转换转换成成电电信号信号输输出，出，从而以从而以电电脉冲的形式反脉冲的形式反应应出物理的运出物理的运动动量（位移、角速度、加速度）量（位移、角速度、加速度）4Confidential and internal use only光光电编码电编码器信号器信号产产生流程生流程光源光源LED透透镜镜Lens指示光指示光栅栅码盘码盘Disk接受器接受器ASIC整形整形电电路路客客户户信号的形式信号的形式发发散的散的红红外光外光平行的平行的红红外光外光编码编码后的平行后的平行红红外光外光能反能反应应运运动动状状态态的的编码编码平行平行红红外光外光能反能反应应运运动动状状态态的的电电脉冲信号脉冲信号有有驱动驱动能力且能反能力且能反应应运运动动状状态态的的电电脉脉冲信号冲信号5Confidential and internal use only增量信号：增量信号： 由由A，，B，，Z等信号等信号组组成可以反成可以反应应出当前出当前编码编码器的运行状器的运行状态态 如：在如：在单单位位时间时间内，用内，用户户接受接受到的脉冲数就反到的脉冲数就反应应出了出了编码编码器运行的器运行的速度，包括速率和方向。

速度，包括速率和方向磁极信号（磁极信号（UVW信号）：信号）： 由由U、、V、、W等信号等信号组组成可以代成可以代替替电电机中的机中的电电刷切刷切换电换电机的磁极机的磁极电电流流方向用来控制方向用来控制电电机的运行机的运行6Confidential and internal use only•相位相位阵阵技技术术• 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 onlyUVW ASIC正在正在发发光的光的LED、、Lens组组合件合件ABZ ASIC码盘码盘8Confidential and internal use only111870-0002 LED、、Lens组组合件合件ABZ ASIC 整体放大整体放大图图ASIC的局部放大的局部放大图图UVW ASIC 整体放大整体放大图图9Confidential and internal use onlyLED整体放大整体放大图图Disk 码码道部分放大道部分放大图图合格的合格的ABZ信号信号合格的合格的UVW信号信号10Confidential and internal use only附附录录 ：信号倍：信号倍频频的原理的原理11Confidential and internal use only附附录录 ：模：模拟拟信号信号积积分放大的原理分放大的原理12Confidential and internal use only附附录录 ：放大及：放大及驱动电驱动电路的原理路的原理13Confidential and internal use only附附录录 ：典型：典型编码编码器器PCB原理原理图图（增量式）（增量式）14Confidential and internal use only附附录录 ：典型：典型编码编码器倍器倍频电频电路原理路原理图图（增量式）（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 only2编码编码器的主要分器的主要分类类•从工作原理分从工作原理分•1光光电电式式 2磁磁电电式式 3机械式机械式•从信号分从信号分•1增量式增量式(F10 F14 F18) •2绝对绝对式式(AC58)•从从轴轴形式分形式分 •1空心空心轴轴(F series) 2实实心心轴轴(RI41 RI58 76)•从机械从机械结结构分构分•1组组合式合式 2无无轴轴承承(M series) 3封封闭闭式式 21Confidential and internal use only3编码编码器的主要技器的主要技术术参数参数脉冲脉冲精度精度时针时针方向方向电电源源电压电压消耗消耗电电流流电压输电压输出出集集电电极开路极开路驱动驱动器器输输出出信号信号协议协议互互补输补输出出绝缘绝缘阻抗阻抗响响应频应频率率最大机械最大机械转转速速启启动动力拒力拒径向跳径向跳动动时针时针方向方向轴轴向串向串动动端面跳端面跳动动22Confidential and internal use only4编码编码器的命名方式器的命名方式23。