脉冲编码器的工作原理及应用

脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器，把机械转角变成电脉冲，是一种常用的角位移传感器。同时也可作速度检测装置。

（一）脉冲编码器的分类与结构

脉冲编码器分为光电式、接触式和电磁感应式三种。光电式的精度与可靠性都优于其他两种，因此数控机床上只使用光电式脉冲编码器。

光电式脉冲编码器的结构如图4-16所示。在一个圆盘的圆周上刻有等间距线纹，分为透明和不透明的部分，称为圆光栅。圆光栅与工作轴一起旋转。与圆光栅相对，平行放置一个固定的扇形薄片，称为指示光栅，上面制有相差1/4节距的两个狭缝（辨向狭缝）。此外，还有一个零位狭缝（每转发出一个脉冲）。脉冲发生器通过十字连接头或键与伺服电动机相连。

图4-16  光电式脉冲编码器的结构           图4-17  脉冲编码器输出波形

（二）脉冲编码器的工作原理

当圆光栅与工作轴一起转动时，光线透过两个光栅的线纹部分，形成明暗相间的条纹。光电元件接受这些明暗相间的光信号，并转换为交替变换的电信号。该电信号为两组近似于正弦波的电流信号A和B，如图4-17所示。A和B信号相位相差90°，经放大和整形变成方形波。通过两个光栅的信号，还有一个“每转脉冲”，称为Z相脉冲，该脉冲也是通过上述处理得来的。Z脉冲用来产生机床的基准点。后来的脉冲被送到计数器，根据脉冲的数目和频率可测出工作轴的转角及转速。其分辨率取决于圆光栅的圈数和测量线路的细分倍数。

（三）光电脉冲编码器的应用

光电脉冲编码器在数控机床上用作位置检测装置，将检测信号反馈给数控系统。其反馈给数控系统有两种方式：一是适应带加减计数要求的可逆计数器，形成加计数脉冲和减计数脉冲；二是适应有计数控制和计数要求的计数器，形成方向控制信号和计数脉冲。