S413、光电编码器 脉冲盘式编码器（增量编码器 接触式编码器 编码器 码盘式编码器（绝对编码器 电磁式编码器 光电式编码器 脉冲式：需要一个计数系统，旋转的码盘通过敏感元件给出 系列脉冲，它在计数器中对某个基数进行加或减，从而 记录了旋转的位移量。 绝对式：它可以在任意位置给出一个固定的与位置相对应的 202教房码输由
2022/10/7 1 S4-13 、光电编码器 编码器 脉冲盘式编码器(增量编码器) 码盘式编码器(绝对编码器) 接触式编码器 电磁式编码器 光电式编码器 脉冲式：需要一个计数系统，旋转的码盘通过敏感元件给出 一系列脉冲，它在计数器中对某个基数进行加或减，从而 记录了旋转的位移量。 绝对式：它可以在任意位置给出一个固定的与位置相对应的 数字码输出
光电式编码器主要由安装在旋转轴上的编码圆盘（码盘）、窄缝以及安 装在圆盘两边的光源和光敏元件等组成。基本结构如图13-6所示。码盘 由光学玻璃制成，其上刻有许多同心码道，每位码道上都有按一定规律 排列的透光和不透光部分，即亮区和暗区。码盘构造如图3-7所示，它 是一个6位二进制码盘。当光源将光投射在码盘上时，转动码盘，通过 亮区的光线经窄缝后，由光敏元件接收。光敏元件的排列与码道一一对 应，对应于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，前者为“1“，后者为 “0”。当码盘旋至不同位置时，光敏元件输出信号的组合，反映出按 定规律编码的数字量，代表了码盘轴的角位移大小。 2022/10/7 2
2022/10/7 2 光电式编码器主要由安装在旋转轴上的编码圆盘（码盘）、窄缝以及安 装在圆盘两边的光源和光敏元件等组成。基本结构如图13-6所示。码盘 由光学玻璃制成，其上刻有许多同心码道，每位码道上都有按一定规律 排列的透光和不透光部分，即亮区和暗区。码盘构造如图13-7所示，它 是一个6位二进制码盘。当光源将光投射在码盘上时，转动码盘，通过 亮区的光线经窄缝后，由光敏元件接收。光敏元件的排列与码道一一对 应， 对应于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，前者为“1”，后者为 “0”。 当码盘旋至不同位置时，光敏元件输出信号的组合，反映出按一 定规律编码的数字量，代表了码盘轴的角位移大小
编码器码盘按其所用码制可分为三进制码、十进制码、循环码等。 对于图13-7所示的6位二进制码盘，最内圈码盘一半透光，一半不 透光，最外圈一共分成26=64个黑白间隔。每一个角度方位对应于不同 的编码。例如零位对应于000000（全黑）；第23个方位对应于010111。 这样在测量时，只要根据码盘的起始和终止位置，就可以确定角位移， 而与转动的中间过程无关。一个位三进制码盘的最小分辨率，即能分 辨的角度为=360°2n,一个6位二进制码盘，其最小分辨的角度 05.6°。 2022/10/7 3
2022/10/7 3 编码器码盘按其所用码制可分为二进制码、十进制码、 循环码等。 对于图13-7所示的6位二进制码盘，最内圈码盘一半透光，一半不 透光，最外圈一共分成2 6=64个黑白间隔。每一个角度方位对应于不同 的编码。例如零位对应于000000（全黑）；第23个方位对应于010111。 这样在测量时， 只要根据码盘的起始和终止位置，就可以确定角位移， 而与转动的中间过程无关。一个n位二进制码盘的最小分辨率，即能分 辨的角度为α=360°/2n，一个6位二进制码盘，其最小分辨的角度 α≈5.6°
2 3 1光源；2透镜；3码盘；4窄 光电元件组 图13-6光电式编码器示意图 2022/10/7 4
2022/10/7 4 1 2 4 5 3 1—光 源 ； 2—透 镜 ； 3—码 盘 ； 4—窄 缝 ； 5— 光 电 元 件 组 图13 -6 光电式编码器示意图
48 32 16 图13-6码盘构造 2022/10/7 5
2022/10/7 5 48 0 C 1 C 6 32 16 图13 -6 码盘构造
采用三进制编码器时，任何微小的制作误差，都可能造成读数的粗误 差。这主要是因为二进制码当某一较高的数码改变时，所有比它低的 各位数码均需同丽改变。如果由于刻划误差等原因，某一较高位提前 或延后改变，就会造成粗误差。 为了消除粗误差，可用循环码代替二进制码。表31给出了四位 二进制码与循环码的对照表。从表中看出，循环码是一种无权码，从 任何数变到相邻数时，仅有一位数码发生变化。如果任一码道刻划有 误差，只要误差不太大，且只可能有一个码道出现读数误差，产生的 误差最多等于最低位的一个比特。所以只要适当限制各码道的制造误 差和安装误差，都不会产生粗误差。由于这一原因使得循环码码盘获 得了广泛的应用。图13-8所示的是一个6位的循环码码盘。对于位循 环码码盘，与三进制码一样，具有2”种不同编码，最小分辨率 0=360°/2m。 2022/10/7 6
2022/10/7 6 采用二进制编码器时，任何微小的制作误差，都可能造成读数的粗误 差。 这主要是因为二进制码当某一较高的数码改变时，所有比它低的 各位数码均需同时改变。如果由于刻划误差等原因，某一较高位提前 或延后改变，就会造成粗误差。 为了消除粗误差，可用循环码代替二进制码。表13-1 给出了四位 二进制码与循环码的对照表。从表中看出，循环码是一种无权码，从 任何数变到相邻数时，仅有一位数码发生变化。如果任一码道刻划有 误差，只要误差不太大，且只可能有一个码道出现读数误差，产生的 误差最多等于最低位的一个比特。所以只要适当限制各码道的制造误 差和安装误差，都不会产生粗误差。由于这一原因使得循环码码盘获 得了广泛的应用。图13 - 8所示的是一个6位的循环码码盘。对于n位循 环码码盘，与二进制码一样，具有2 n种不同编码，最小分辨率 α=360°/2n
表31四位二进制码与循环码对照表 十进制数 二进码 循环码 十进制数 二进码 循环码 0 0000 0000 8 1000 1100 1 0001 0001 9 1001 1101 2 0010 0011 10 1010 1111 3 0011 0010 11 1011 1110 4 0100 0110 12 1100 1010 5 0101 0111 13 1101 1011 6 0110 0101 14 1110 1001 7 0111 0100 15 1111 1000 2022/10/7 7
2022/10/7 7 表13-1
48 Ro 32 0 R 16 图13-86位循环码码盘 2022/10/7 8
2022/10/7 8 图13-8 6位循环码码盘 32 0 48 16 R1 R6
循环码是一种无权码，这给译码造成一定困难。通常先将 它转换成二进制码然后再译码 按表131所列，可以找到循环码和二进制码之间的转换关 系为 R=Cn 13-3) R,=C⊕C 或 C,=R©C 式中：R一循环码； C一二进制码。 2022/10/7 9
2022/10/7 9 循环码是一种无权码，这给译码造成一定困难。通常先将 它转换成二进制码然后再译码。 按表13 -1 所列，可以找到循环码和二进制码之间的转换关 系为 1 1 + + = = = i i i i i i n n C R C R C C R C 或 式中： R——循环码； C——二进制码。 (13-3)
根据上式用与非门构成循环码三进制码转换器，这种转换 器所用元件比较多。如采用存贮器芯片可直接把循环码转换成 进制码或任意进制码。 大多数编码器都是单盘的，全部码道则在一个圆盘上。但 如要求有很高的分辨率时，码盘制作困难，圆盘直径增大，而 且精度也难以达到。如要达到1"左右的分辨率，至少采用20位 的码盘。对于一个刻划直径为400mm的20位码盘，其外圈分划 间隔不到1.2m,可见码盘的制作不是一件易事，而且光线经过 这么窄的狭缝会产生光的衍射。这时可采用双盘编码器，它的 特点是由两个分辨率较低的码盘组合成为高分辨率的编码器。 2022/10/7 10
2022/10/7 10 根据上式用与非门构成循环码-二进制码转换器，这种转换 器所用元件比较多。如采用存贮器芯片可直接把循环码转换成 二进制码或任意进制码。 大多数编码器都是单盘的，全部码道则在一个圆盘上。但 如要求有很高的分辨率时，码盘制作困难，圆盘直径增大，而 且精度也难以达到。如要达到1″左右的分辨率，至少采用 20 位 的码盘。对于一个刻划直径为 400mm的20位码盘，其外圈分划 间隔不到1.2μm，可见码盘的制作不是一件易事，而且光线经过 这么窄的狭缝会产生光的衍射。这时可采用双盘编码器， 它的 特点是由两个分辨率较低的码盘组合成为高分辨率的编码器