隨著工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，在生產(chǎn)中有了很多的問(wèn)題，人們?yōu)榱私鉀Q這些問(wèn)題發(fā)明設(shè)計(jì)了很多優(yōu)秀小巧的機(jī)器。機(jī)床行業(yè)中最具體的莫過(guò)于光電編碼器的出現(xiàn)。對(duì)于非專業(yè)的人士來(lái)說(shuō)，光電編碼器是一個(gè)陌生的名詞。 光電編碼器是一種優(yōu)秀的測(cè)量裝置，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是將機(jī)器移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)的位移轉(zhuǎn)為特殊的電信號(hào)和脈沖信號(hào)，供自身或者別的機(jī)器進(jìn)抉擇，計(jì)算。
光電編碼器簡(jiǎn)介
光電編碼器是一種集光、機(jī)、電為一體的數(shù)字檢測(cè)裝置，它是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將輸至軸上的機(jī)械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測(cè)。具有精度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定可靠等顯著的優(yōu)點(diǎn)。按結(jié)構(gòu)形式可分為直線式編碼器和旋轉(zhuǎn)式編碼器兩種類型。
旋轉(zhuǎn)編碼器主要由光柵、光源、檢讀器、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、機(jī)械傳動(dòng)等部分組成。光柵面上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個(gè)透光縫隙之間代表一個(gè)增量周期；分別用兩個(gè)光柵面感光。由于兩個(gè)光柵面具有90°的相位差，因此將該輸出輸入數(shù)字加減計(jì)算器，就能以分度值來(lái)表示角度。它們的節(jié)距從光電編碼器的輸出信號(hào)種類來(lái)劃分，可分為增量式和絕對(duì)值式兩大類。
旋轉(zhuǎn)增量式編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)；當(dāng)來(lái)電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過(guò)程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無(wú)從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。
絕對(duì)編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排，這樣在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。由于絕對(duì)編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于工業(yè)控制定位中。
編碼器信號(hào)輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出等輸出形式。串行輸出是時(shí)間上數(shù)據(jù)按照約定，有先后輸出；空間上，所有位數(shù)的數(shù)據(jù)都在一組電纜上（先后）發(fā)出。這種約定稱為“通訊協(xié)議”，其連接的物理形式有RS232、RS422（TTL）、RS485等。串行輸出連接線少，傳輸距離遠(yuǎn)，可靠性就大大提高了，但傳輸速度比并行輸出慢。對(duì)于絕對(duì)編碼器，信號(hào)并行輸出是時(shí)間上數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)出：空間上，每個(gè)位數(shù)的數(shù)據(jù)各占用一根線纜。對(duì)于位數(shù)不高的絕對(duì)編碼器，一般就直接以此形式輸出數(shù)碼，可直接進(jìn)入PLC或上位機(jī)的I／O接口。這種方式輸出即時(shí)，連接簡(jiǎn)單。但是，對(duì)于位數(shù)較多的絕對(duì)編碼器，有許多芯電纜，由此帶來(lái)工程難度和諸多不便、降低了可靠性。因此，在絕對(duì)編碼器多位數(shù)輸出一般不采用并行輸出型，而是選用串行輸出或總線型輸出。
光電編碼器分類及作用
光電編碼器是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換為脈沖或數(shù)字量的傳感器，主要由光源、碼盤、光學(xué)系統(tǒng)及電路4部分組成，
光電編碼器主要有增量式編碼器、絕對(duì)式編碼器、混合式絕對(duì)值編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、正余弦伺服電機(jī)編碼器等，其中增量式編碼器、絕對(duì)式編碼器、混合式絕對(duì)值編碼器屬于數(shù)字量編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器、正余弦伺服電機(jī)編碼器屬于模擬量編碼器．
一、增量式編碼器
增量式編碼器可以將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置．增量式光電編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖信號(hào)就對(duì)應(yīng)于一個(gè)增量位移，但是不能通過(guò)輸出脈沖區(qū)別出在哪個(gè)位置上的增量。它能夠產(chǎn)生與位移增量等值的脈沖信號(hào)，其作用是提供一種對(duì)連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，它是相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)位置增量，不能夠直接檢測(cè)出軸的絕對(duì)位置信息。一般來(lái)說(shuō)，增量式光電編碼器輸出A、B 兩相互差90°電度角的脈沖信號(hào)（即所謂的兩組正交輸出信號(hào)），從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。同時(shí)還有用作參考零位的Z 相標(biāo)志（指示）脈沖信號(hào)，碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，只發(fā)出一個(gè)標(biāo)志信號(hào)。標(biāo)志脈沖通常用來(lái)指示機(jī)械位置或?qū)Ψe累量清零。
二、絕對(duì)式編碼器
絕對(duì)式編碼器每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。其位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。當(dāng)電源斷開時(shí)，絕對(duì)型編碼器并不與實(shí)際的位置分離。重新上電時(shí)，位置讀數(shù)仍是當(dāng)前的。絕對(duì)編碼器能夠直接進(jìn)行數(shù)字量大的輸出，在碼盤上會(huì)有若干的碼道，碼道數(shù)就是二進(jìn)制位數(shù)。在每條碼道上都會(huì)由透光與不透光的扇形區(qū)域組成，通過(guò)采用光電傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集。在碼盤兩側(cè)分別設(shè)置有光源和光敏元件，這樣光敏元件則能夠根據(jù)是否接受到光信號(hào)進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，輸出二進(jìn)制數(shù)。并且在不同位置輸出不同的數(shù)字碼。從而可以檢測(cè)絕對(duì)位置。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數(shù)來(lái)決定的，也就是說(shuō)精度取決于位數(shù)。優(yōu)點(diǎn)：可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對(duì)值，沒(méi)有累積誤差，電源切除后位置信息不會(huì)丟失。編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
三、混合式絕對(duì)值編碼器
混合式絕對(duì)值編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測(cè)磁極位置，帶有絕對(duì)信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。
四、旋轉(zhuǎn)變壓器
旋轉(zhuǎn)變壓器簡(jiǎn)稱旋變，是一種可變耦合原理工作的交流控制電機(jī)。它的副方（次級(jí)）輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角呈確定的函數(shù)關(guān)系。由經(jīng)過(guò)特殊電磁設(shè)計(jì)的高性能硅鋼疊片和漆包線構(gòu)成的，相比于采用光電技術(shù)的編碼器而言，具有耐熱，耐振。耐沖擊，耐油污，甚至耐腐蝕等惡劣工作環(huán)境的適應(yīng)能力。
五、正余弦伺服電機(jī)編碼器
正余弦伺服電機(jī)編碼器由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號(hào)組合成，正余弦伺服電機(jī)編碼器可以不采用高頻率的通訊即可讓伺服驅(qū)動(dòng)器獲得高精度的細(xì)分，這樣降低了硬件要求，同時(shí)由于有單圈角度信號(hào)，可以讓伺服電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)力矩大。