采用光電編碼器實現(xiàn)的電路設(shè)計有哪些？

在現(xiàn)代電子工業(yè)中，光電編碼器作為傳感手段被廣泛采用。光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。通常，根據(jù)碼盤形式光電編碼器分為絕對式、增量式和混合式3種。增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出3組方波脈沖A、B和Z相。

光電增量式編碼器

光電增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相;A、B兩組脈沖相位差90海傭煞獎愕嘏卸銑魴較潁鳽相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準點定位。它的優(yōu)點是原理構(gòu)造簡單，機械平均壽命可在幾萬小時以上，抗干擾能力強，可靠性高，適合于長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息。

光電絕對式編碼器

光電絕對編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應(yīng)每一碼道有一光敏元件;當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號，形成二進制數(shù)。這種編碼器的特點是不要計數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有 N位二進制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。目前國內(nèi)已有16位的絕對編碼器產(chǎn)品。

絕對式編碼器是利用自然二進制或循環(huán)二進制(葛萊碼)方式進行光電轉(zhuǎn)換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設(shè)計可采用二進制碼、循環(huán)碼、二進制補碼等。它的特點是：1.可以直接讀出角度坐標的絕對值;2.沒有累積誤差;3.電源切除后位置信息不會丟失。但是分辨率是由二進制的位數(shù)來決定的，也就是說精度取決于位數(shù)，目前有10位、14位等多種。

光電編碼器的優(yōu)缺點

光電編碼器的優(yōu)點

(1)體積小，精密，本身分辨度可以很高，無接觸無磨損。

(2)既可檢測角度位移，又可在機械轉(zhuǎn)換裝置幫助下檢測直線位移。

(3)多圈光電絕對編碼器可以檢測相當長量程的直線位移(如25位多圈)。

(4)壽命長，安裝方便，接口形式豐富，價格合理。

(5)技術(shù)成熟，已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。

光電編碼器的缺點

(1)在戶外及惡劣環(huán)境下使用需要較高的保護要求。

(2))量測直線位移需依賴機械裝置轉(zhuǎn)換，需消除機械間隙帶來的誤差。

(3)檢測軌道運行物體難以克服滑差。

光電編碼器選型需考量的參數(shù)

分辨率：光電編碼器的分辨率指每圈的脈沖數(shù)或每個角度的脈沖數(shù)。通常情況下，分辨率越高，測量精度越高，但同時也會增加成本。

輸出信號：光電編碼器的輸出信號種類有很多，包括TTL、RS422、OpenCollector、Push-Pull等，需要根據(jù)實際應(yīng)用來選擇合適的輸出信號。

負載能力：光電編碼器的輸出信號需要驅(qū)動相應(yīng)的負載，需要根據(jù)實際負載情況選擇合適的光電編碼器。

工作環(huán)境：光電編碼器需要在不同的工作環(huán)境下使用，需要考慮其耐溫性、防護等級、耐振性等參數(shù)，選擇適合的光電編碼器。

安裝方式：光電編碼器的安裝方式也需要考慮，一般有軸式、法蘭式、掛式、齒輪式等不同的安裝方式，需要根據(jù)實際安裝環(huán)境來選擇。

光電編碼器廣泛應(yīng)用于各種需要實時監(jiān)測運動狀態(tài)和位置的領(lǐng)域，例如工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域。在機床、自動化生產(chǎn)線、印刷設(shè)備、數(shù)控工具和醫(yī)療影像設(shè)備中，光電編碼器都發(fā)揮著非常重要的作用。