脈沖編碼器的工作原理及應(yīng)用

  脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是一種常用的角位移傳感器。同時(shí)也可作速度檢測裝置。



（一）脈沖編碼器的分類與結(jié)構(gòu)



脈沖編碼器分為光電式、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(jī)床上只使用光電式脈沖編碼器。



光電式脈沖編碼器的結(jié)構(gòu)如圖4-16 所示。在一個(gè)圓盤的圓周上刻有等間距線紋，分為透明和不透明的部分，稱為圓光柵。圓光柵與工作軸一起旋轉(zhuǎn)。與圓光柵相對，平行放置一個(gè)固定的扇形薄片，稱為指示光柵，上面制有相差1/4節(jié)距的兩個(gè)狹縫（辨向狹縫）。此外，還有一個(gè)零位狹縫（每轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖）。脈沖發(fā)生器通過十字連接頭或鍵與伺服電動(dòng)機(jī)相連。



（二）脈沖編碼器的工作原理



當(dāng)圓光柵與工作軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光線透過兩個(gè)光柵的線紋部分，形成明暗相間的條紋。光電元件接受這些明暗相間的光信號，并轉(zhuǎn)換為交替變換的電信號。該電信號為兩組近似于正弦波的電流信號A和B，如圖4-17所示。A和B信號相位相差90°，經(jīng)放大和整形變成方形波。通過兩個(gè)光柵的信號，還有一個(gè)“每轉(zhuǎn)脈沖”，稱為Z相脈沖，該脈沖也是通過上述處理得來的。Z脈沖用來產(chǎn)生機(jī)床的基準(zhǔn)點(diǎn)。后來的脈沖被送到計(jì)數(shù)器，根據(jù)脈沖的數(shù)目和頻率可測出工作軸的轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速。其分辨率取決于圓光柵的圈數(shù)和測量線路的細(xì)分倍數(shù)。



（三）光電脈沖編碼器的應(yīng)用



光電脈沖編碼器在數(shù)控機(jī)床上用作位置檢測裝置，將檢測信號反饋給數(shù)控系統(tǒng)。其反饋給數(shù)控系統(tǒng)有兩種方式：一是適應(yīng)帶加減計(jì)數(shù)要求的可逆計(jì)數(shù)器，形成加計(jì)數(shù)脈沖和減計(jì)數(shù)脈沖；二是適應(yīng)有計(jì)數(shù)控制和計(jì)數(shù)要求的計(jì)數(shù)器，形成方向控制信號和計(jì)數(shù)脈沖。