1．光电编码器的工作原理

光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。它是目前应用最多的传感器。光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，当电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差 90° 的两路脉冲信号，见图 5-57。

图 5-57 编码器工作原理图及输出波形

2．编码器的分类

根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。

增量式编码器。增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲 A、B 和 Z 相；A、B 两组脉冲相位差 90°，从而可方便地判断出旋转方向，而 Z 相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

绝对式编码器。绝对式编码器是直接输出数字的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘，每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成。相邻码道的扇区树木是双倍关系，码盘上的码道数是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件，当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读书一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道必须有 N 条码道。目前国内已有 16 位的绝对编码器产品。

混合式绝对编码器。混合式绝对编码器输出两组信息，一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则同增量式编码器的输出信息。

3．光电编码器的应用

（1）角度测量。

汽车驾驶模拟器，对方向盘旋转角度的测量选用光电编码器作为传感器。重力测量仪采用光电编码器，把它的转轴与重力测量仪中补偿旋钮轴相连；扭转角度仪，利用编码器测量扭转角度变化，如扭转实验机、渔竿扭转钓性测试等；摆锤冲击实验机，利用编码器计算冲击是摆角变化。

（2）长度测量。

① 计米器，利用滚轮周长来测量物体的长度和距离。

② 拉线位移传感器，利用收卷轮周长计量物体长度距离。

③ 联轴直测，与驱动直线位移的动力装置的主轴联轴，通过输出脉冲数计量。

④ 介质检测，在直齿条、转动链条的链轮、同步带轮等来传递直线位移的信息。

（3）速度测量。

① 线速度，通过跟仪表连接，测量生产线的线速度。

② 角速度，通过编码器测量电机、转轴等的速度测量。

（4）位置测量。

① 在机床方面，记忆机床各个坐标点的坐标位置，如钻床等。

② 在自动化控制方面，控制在不同位置进行动作。如电梯、提升机等。

（5）同步控制。

通过角速度或线速度，对传动环节进行同步控制，以达到张力控制。

（二）旋转编码器的安装

1．安装注意事项

安装时不要给轴施加直接的冲击。

编码器轴与机器的连接，应使用柔性连接器。在轴上装连接器时，不要硬压入。即使使用连接器，因安装不良，也有可能给轴加上比允许负荷还大的负荷，或造成拨芯现象。因此，要特别注意。

轴承寿命与使用条件有关，受轴承荷重的影响特别大。如轴承负荷比规定荷重小，可大大延长轴承寿命。

不要将旋转编码器进行拆解，这样做将有损防油和防滴性能。防滴型产品不宜长期浸在水、油中，编码器表面有水和油时应擦拭干净。

2．振动

加在旋转编码器上的振动，往往会成为误脉冲发生的原因。因此，应对设置场所、安装场所都加以注意。每转发生的脉冲数越多，旋转槽圆盘的槽孔间隔就越窄，就越容易受到振动的影响。在低速旋转或停止时，加在轴或本体上的振动使旋转槽圆盘抖动，可能会发生误脉冲。

3．关于配线和连接

误配线可能会损坏内部回路，故在配线时应充分注意以下六点。

（1）配线应在电源 OFF 状态下进行，电源接通时，若输出线接触电源，则有时会损坏输出回路。

（2）若配线错误，则有时会损坏内部回路，所以配线时应充分注意电源的极性等。

（3）若和高压线、动力线并行配线，则有时会受到感应造成误动作而致损坏，所以要分离开另行配线。

（4）延长电线时，应在 10 m 以下。并且由于电线的分布容量，波形的上升、下降时间会较长。有问题时，采用施密特回路等对波形进行整形。