增量式光電編碼器的一個(gè)特點(diǎn)是，所有輸出脈沖信號(hào)都對(duì)應(yīng)于增量位移，但是是增量式的，其中位置無(wú)法通過(guò)輸出脈沖來(lái)區(qū)分。它可以生成與位移增量相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，其功能是提供一種方法來(lái)檢測(cè)相對(duì)于特定參考點(diǎn)的連續(xù)位移和位移變化（速度）的離散化或增量。無(wú)法直接檢測(cè)軸的絕對(duì)位置信息。通常，增量式光電編碼器輸出彼此具有90°電角度差的A和B脈沖信號(hào)（所謂的兩組正交輸出信號(hào)），從而易于確定旋轉(zhuǎn)方向。同時(shí)，還有一個(gè)Z相標(biāo)記（標(biāo)記）脈沖信號(hào)用作參考標(biāo)記，并且每當(dāng)碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，僅發(fā)送一個(gè)標(biāo)記信號(hào)。標(biāo)記脈沖通常用于標(biāo)記機(jī)械位置或擦除累積量。增量式光電編碼器主要由光源，代碼盤(pán)，檢測(cè)柵，光電檢測(cè)裝置和轉(zhuǎn)換電路組成，如圖1-1所示。碼盤(pán)上刻有相同間距的徑向溢流縫隙，相鄰的兩個(gè)溢流縫隙代表增量周期。在檢測(cè)網(wǎng)格上刻有兩組對(duì)應(yīng)于代碼盤(pán)的A和B。阻擋光源和光電傳感設(shè)備之間的光。它們的間距等于代碼盤(pán)的間距，并且兩組透光間隙錯(cuò)開(kāi)1/4間距，因此從光電傳感裝置輸出的信號(hào)為90°相位電角。 當(dāng)代碼盤(pán)與被測(cè)軸一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，檢測(cè)光柵不移動(dòng)，光穿過(guò)代碼盤(pán)的間隙和檢測(cè)光柵以照射光電檢測(cè)裝置，并且光電檢測(cè)裝置輸出兩組相位差。 90°電圖電信號(hào)類(lèi)似于正弦波，并且電信號(hào)由轉(zhuǎn)換電路處理以獲得測(cè)得的軸旋轉(zhuǎn)角度或速度信息。增量式光電編碼器的輸出信號(hào)波形如圖1-2所示。增量式光電編碼器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，平均機(jī)械壽命長(zhǎng)（可達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上），分辨率高，抗干擾功能強(qiáng)，信號(hào)傳輸距離長(zhǎng)，可靠性高。缺點(diǎn)是無(wú)法直接讀取旋轉(zhuǎn)軸的絕對(duì)位置信息。

圖1-2增量式光電編碼器的輸出信號(hào)波形

基本技術(shù)規(guī)格

使用增量式光電編碼器時(shí)，通常會(huì)對(duì)技術(shù)規(guī)范提出各種要求，其中最重要的是分辨率，精度，輸出信號(hào)的穩(wěn)定性，響應(yīng)頻率和信號(hào)輸出格式。

（1）分辨率

光電編碼器的分辨率表示為脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)數(shù)（PPR），即編碼器軸旋轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的輸出信號(hào)的基本周期數(shù)。代碼盤(pán)上的透光縫隙的數(shù)量等于編碼器的分辨率，并且刻在代碼盤(pán)上的縫隙越多，編碼器的分辨率就越高。在工業(yè)電力驅(qū)動(dòng)器中，根據(jù)不同的應(yīng)用，您可以選擇分辨率通常在500到6000 PPR之間的增量式光電編碼器，最大值可以達(dá)到數(shù)以萬(wàn)計(jì)的PPR。分辨率為2500PPR的編碼器通常用于交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)。另外，通過(guò)對(duì)光電轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行邏輯處理，可以獲得頻率為2或4的脈沖信號(hào)，這可以進(jìn)一步提高分辨率。

（2）精度

增量式光電編碼器的精度與分辨率無(wú)關(guān)。有兩個(gè)不同的概念。精度是在選定的分辨率范圍內(nèi)將一個(gè)脈沖相對(duì)于另一個(gè)脈沖定位的能力的度量。精度通常以度，弧分或弧秒表示。編碼器的精度與碼盤(pán)透光間隙的加工質(zhì)量，碼盤(pán)機(jī)械旋轉(zhuǎn)的制造精度系數(shù)以及安裝技術(shù)有關(guān)。

（3）輸出信號(hào)的穩(wěn)定性

編碼器輸出信號(hào)的穩(wěn)定性表明其在實(shí)際操作條件下保持指定精度的能力。影響編碼器輸出信號(hào)穩(wěn)定性的主要因素是由于電子設(shè)備的溫度引起的漂移，外界施加在編碼器上的應(yīng)變以及光源特性的變化。由于溫度和電源變化的影響，編碼器的電子電路無(wú)法維持其指定的輸出特性，因此在設(shè)計(jì)和使用編碼器時(shí)必須充分考慮。

（4）響應(yīng)頻率

編碼器輸出的響應(yīng)頻率取決于光電檢測(cè)裝置和電子處理電路的響應(yīng)速度。編碼器高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，分辨率越高，編碼器輸出信號(hào)的頻率越高。如果光電檢測(cè)裝置和電子電路組件的運(yùn)行速度不兼容，則輸出波形可能會(huì)嚴(yán)重失真，并且可能會(huì)發(fā)生脈沖丟失。這樣，輸出信號(hào)不能準(zhǔn)確地反映軸的位置信息。因此，當(dāng)每個(gè)編碼器具有特定的分辨率時(shí)，最大速度也將確定。換句話說(shuō)，響應(yīng)頻率是有限的。編碼器的最大響應(yīng)頻率，分辨率和最大速度之間的關(guān)系由公式（1-1）給出。

（5）信號(hào)輸出格式

在大多數(shù)情況下，直接從編碼器的光電傳感設(shè)備獲得的信號(hào)電平低，波形不規(guī)則，不適合控制，信號(hào)處理和長(zhǎng)距離傳輸要求。因此，必須在編碼器中對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和整形。處理后的輸出信號(hào)通常類(lèi)似于正弦波或方波。由于方波輸出信號(hào)易于數(shù)字處理，因此該輸出信號(hào)被廣泛用于位置控制。使用正弦波輸出信號(hào)基本上可以消除定位停止時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象，并且電子插值方法可以輕松以較低的成本獲得高分辨率。增量式光電編碼器的信號(hào)輸出格式包括集電極開(kāi)路，電壓輸出，線路驅(qū)動(dòng)器，互補(bǔ)輸出和推挽輸出（圖騰），極點(diǎn)）。

集電極開(kāi)路輸出該輸出方法使用編碼器輸出側(cè)的NPN晶體管，將晶體管的發(fā)射極端子連接到0V，將集電極和+ Vcc端子分開(kāi)，并將集電極用作輸出端子。如果編碼器的電源電壓和信號(hào)接收設(shè)備的電壓不匹配，建議使用這種類(lèi)型的輸出電路。輸出電路如圖1-3所示。主要應(yīng)用是電梯，紡織機(jī)械，潤(rùn)滑機(jī)械，自動(dòng)化設(shè)備，切割機(jī)械，印刷機(jī)械，包裝機(jī)械和編織機(jī)械。

圖1-3集電極開(kāi)路輸出電路

電壓輸出此輸出方法使用編碼器輸出側(cè)的NPN晶體管將晶體管的發(fā)射極端子連接至0V，將集電極端子連接至+ Vcc，并將負(fù)載電阻連接至輸出端子。如果編碼器的電源電壓等于信號(hào)接收設(shè)備的電壓，則建議使用這種類(lèi)型的輸出電路。輸出電路如圖1-4所示。主要應(yīng)用是電梯，紡織機(jī)械，潤(rùn)滑機(jī)械，自動(dòng)化設(shè)備，切割機(jī)械，印刷機(jī)械，包裝機(jī)械和編織機(jī)械。

圖1-4電壓輸出電路

線路驅(qū)動(dòng)器輸出此輸出方法將線路驅(qū)動(dòng)器IC芯片（26LS31）用于編碼器輸出電路。線性驅(qū)動(dòng)器輸出具有高速響應(yīng)和良好的噪聲抑制性能，因此適合長(zhǎng)距離傳輸。輸出電路如圖1-5所示。主要應(yīng)用是伺服電機(jī)，機(jī)器人，CNC加工機(jī)等。

圖1-5線路驅(qū)動(dòng)器輸出電路

互補(bǔ)輸出該輸出模式由PNP型和NPN型兩個(gè)上，下晶體管組成，當(dāng)一個(gè)晶體管導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)晶體管截止。此輸出形式具有高輸入阻抗和低輸出阻抗，因此它還可以在低阻抗條件下提供各種電源。輸入和輸出信號(hào)是同相的，并且具有很寬的頻率范圍，使其適合于長(zhǎng)距離傳輸。輸出電路如圖1-6所示。主要用于電梯領(lǐng)域或特殊領(lǐng)域。

圖1-6互補(bǔ)輸出電路

推挽輸出此輸出模式包括兩個(gè)上，下NPN晶體管，當(dāng)一個(gè)晶體管導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)晶體管截止。電流在兩個(gè)方向上流過(guò)輸出側(cè)的兩個(gè)晶體管，并且始終輸出電流。因此，它具有低阻抗，并且不受噪聲和應(yīng)變波的影響。輸出電路如圖1-7所示。主要應(yīng)用是電梯，紡織機(jī)械，潤(rùn)滑機(jī)械，自動(dòng)化設(shè)備，切割機(jī)械，印刷機(jī)械，包裝機(jī)械和編織機(jī)械。

圖1-7推挽輸出電路