光電脈沖編碼器的結(jié)構(gòu)和工作原理
１、分類與結(jié)構(gòu)
脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器。它把機械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是一種常用的角位移傳感器。脈沖編碼器分光電式、接觸式和電磁感應(yīng)式三種。光電式的精度與可靠性都優(yōu)于其他兩種，因此數(shù)控機床上只使用光電式脈沖編碼器。由霍耳效應(yīng)構(gòu)成的電磁感 應(yīng)或脈沖發(fā)生器也有用作速度檢測的。光電脈沖編碼器按每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)的多少來分，又有多種型號。根據(jù)機床滾珠絲杠螺距來選用相應(yīng)的脈沖編碼器。
增量式光電脈沖編碼器最初的結(jié)構(gòu)就是一種光電盤。在一個圓盤的圓周上分成相等的透明與不透明部分，圓盤與工作軸一起旋轉(zhuǎn)。此外還有一個固定不動的扇形薄片與圓盤平行放置，并制作有辨向狹縫(或狹縫群)，當(dāng)光線通過這兩個作相對運動 的透光與不透光部分時，使光電元件接受到的光通量也時大時小地連續(xù)變化(近似于正弦信號)，經(jīng)放大、整形電路的變換后變成脈沖信號。通過計量脈沖的數(shù)目和頻率即可測出工作軸的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。 該編碼器通過十字連接頭與伺服電動機連接，它的法蘭盤固定在電動機的端面上，罩上防護罩，構(gòu)成完整的驅(qū)動部件。
光電脈沖編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖見圖。２、工作原理
光線透過圓光柵和指示光柵的線紋，在光電元件上形成明暗交替變化的條紋，產(chǎn)生兩組近似于正弦波的電流信號A與B，兩者的相位相差90o，經(jīng)放大、整形電路變成方波，如圖所示。若A相超前于B相，對應(yīng)電動機作正向旋轉(zhuǎn)；若B相超前于A相，對應(yīng)電動機作反相旋轉(zhuǎn)。若以該方波的前沿或后沿產(chǎn)生計數(shù)脈沖，可以形成代表正向位移和反向位移的脈沖序列。
(a) 信號處理線路 (b)光電輸出波形圖 Z相是一轉(zhuǎn)脈沖，它是用來產(chǎn)生機床的基準(zhǔn)點的。通常，數(shù)控機床的機械參考點與各軸的脈沖編碼器發(fā)Z相脈沖的位置是一致的。在應(yīng)用時，從脈沖編碼器輸出的，四個方波被引入位置控制回路，經(jīng)辨向和乘以倍率后，變成代表位移的測量脈沖。經(jīng)頻率一電壓變換器變成正比于頻率的電壓，作為速度反饋信號，供給速度控制單元進行速度調(diào)節(jié)。
圖 (ａ)為光電脈沖編碼器的信號處理線路圖。其中施密特觸發(fā)器作為放大整形用。它將相差90o的二組正弦波電流信號Ａ與B，放大整形為方波。若A相超前Ｂ相90o(圖 (ｂ)右)則輸出正轉(zhuǎn)脈沖列Ｇ；若Ａ相落后B相90o，如圖 (ｂ)左，則輸出反轉(zhuǎn)脈沖列F。若門電路如圖 (ｂ)所示由與或門 組成，則在輸入信號一周期內(nèi)有4個脈沖輸出，即把與位移(轉(zhuǎn)角)成正比的柵距角或莫爾條紋寬度細(xì)分成四等分了。 |
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