編碼器的工作原理核心是將機械運動(如旋轉(zhuǎn)角度、直線位移)轉(zhuǎn)換為可被電子設(shè)備識別的電信號(脈沖、數(shù)字編碼等),從而實現(xiàn)對運動參數(shù)(位置、速度、方向)的檢測與反饋。不同類型的編碼器,具體工作機制有所差異,以下按常見類型詳細說明:
光電編碼器是應(yīng)用zui廣泛的類型,利用光電轉(zhuǎn)換原理實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換,核心組件包括碼盤、光源、光敏元件和信號處理電路。
核心組件作用
碼盤:通常為圓形薄片(旋轉(zhuǎn)編碼器)或條形薄片(直線編碼器),由透明和不透明區(qū)域交替組成(類似 “光柵"),隨機械運動同步轉(zhuǎn)動或移動。
光源:一般為發(fā)光二極管(LED),提供穩(wěn)定的入射光。
光敏元件:如光電二極管、光電三極管,接收透過碼盤的光線,將光信號轉(zhuǎn)換為電信號(電流 / 電壓變化)。
工作過程
當(dāng)碼盤運動時,透明區(qū)域允許光線通過,光敏元件接收光信號并輸出高電平;不透明區(qū)域阻擋光線,光敏元件輸出低電平。
隨著碼盤持續(xù)運動,光敏元件會輸出一系列交替的高低電平信號,即脈沖信號。通過計數(shù)脈沖數(shù)量可計算位移量(如旋轉(zhuǎn)角度),通過脈沖頻率可計算運動速度(如轉(zhuǎn)速)。
部分編碼器會設(shè)置兩組相差 90° 相位的光敏元件(A 相和 B 相),通過判斷 A、B 相脈沖的先后順序,可識別運動方向(例如:A 相超前 B 相為正轉(zhuǎn),B 相超前 A 相為反轉(zhuǎn))。
還可能包含一個 “零位脈沖"(Z 相),每轉(zhuǎn)一圈輸出一個脈沖,用于校準(zhǔn)初始位置。