编码器工作原理种类APC SPC(4)

编码器工作原理

件输出信号的放大整形等电路与传感检测元件封装在一起，所以只要加上细分与计数电路就可以组成一

个角位移测量系统（74159是4-16译码器）。 三、应用中问题分析及改进措施

（一）应用中问题分析

光电检测装置的发射和接收装置都安装在生产现场，在使用中暴露出许多缺陷，其有内在因素也有外在

因素，主要表现在以下几个方面：1．发射装置或接受装置因机械震动等原因而引起的移位或偏移，导致

接收装置不能可靠的接收到光信号，而不能产生电信号。例如；光电编码器应用在轧钢调速系统中，因

光电编码器是直接用螺栓固定在电动机的外壳上，光电编码器的轴通过较硬的弹簧片和电动机转轴相连

接，因电动机所带负载是冲击性负载，当轧机过钢时会引起电动机转轴和外壳的振动。经测定；过钢时

光电编码器振动速度为2.6mm/s，这样的振动速度会损坏光电编码器的内部功能。造成误发脉冲，从而导

致控制系统不稳定或误动作，导致事故发生。

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2．因光电检测装置安装在生产现场，受生产现场环境因素影响导致光电检测装置不能可靠的工作。如安

装部位温度高、湿度大，导致光电检测装置内部的电子元件特性改变或损坏。例如在连铸机送引锭跟踪

系统，由于光电检测装置安装的位置靠近铸坯，环境温度高而导致光电检测装置误发出信号或损坏，而

引发生产或人身事故。

3．生产现场的各种电磁干扰源，对光电检测装置产生的干扰，导致光电检测装置输出波形发生畸变失真

，使系统误动或引发生产事故。例如；光电检测装置安装在生产设备本体，其信号经电缆传输至控制系

统的距离一般在20m～100m，传输电缆虽然一般都选用多芯屏蔽电缆，但由于电缆的导线电阻及线间电容

的影响再加上和其他电缆同在一起敷设，极易受到各种电磁干扰的影响，因此引起波形失真，从而使反

馈到调速系统的信号与实际值的偏差，而导致系统精度下降。 （二）改进措施

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1．改变光电编码器的安装方式。光电编码器不在安装在电动机外壳上，而是在电动机的基础上制作一固

定支架来独立安装光电编码器，光电编码器轴与电动机轴中心必须处于同一水平高度，两轴采用软橡胶

或尼龙软管相连接，以减轻电动机冲击负载对光电编码器的机械冲击。采用此方式后经测振仪检测，其

振动速度降至1.2mm/s。

2．合理选择光电检测装置输出信号传输介质，采用双绞屏蔽电缆取代普通屏蔽电缆。双绞屏蔽电缆具有

两个重要的技术特性，一是对电缆受到的电磁干扰具有较强的防护能力，因为空间电磁场在线上产生的

干扰电流可以互相抵消。双绞屏蔽电缆的另一个技术特点是互绞后两线间距很小，两线对干扰线路的距

离基本相等，两线对屏蔽网的分布电容也基本相同，这对抑制共模干扰效果更加明显。

3．利用PLC软件监控或干涉。在连铸生产的送引锭过程要求光电检测装置产生有时序性的电信号，同时

，该信号与整个过程不同阶段相对应。如图5。

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（1）送引锭过程启动前，光电信号1为“1”。（2）送引锭过程启动后，在A阶段，辊道启动，引锭杆上

送。当引锭杆挡住光电装置发射出的红外光时，光电信号为“0”；当红外光透过引锭杆中部2个小圆孔

时，光电装置发出信号2和3，均为“1”。（3）送引锭过程在B阶段，光电信号为“0”，辊道停下，引

锭杆暂停上送，扇形10段压下，启动拉矫机和“同步1”，引锭杆继续上送。（4）送引锭过程在C阶段，

引锭杆上送，并不再挡住红外光，光电信号4为“1”，启动“同步2”，停下“同步1”，引锭杆继续上

送。至此光电装置工作过程结束。根据光检测电装置的工作过程，只要现场测定送引锭过程中各个光电

信号发生的时间，结合送引锭过程与光电信号的关系，利用PLC应用程序中的相关数据，编制符合要求的

PLC程序，将PLC程序输出信号输入至PLC的输入模块，替代原光电信号的输入信号。其程序框图如图6所

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示。

什么叫光电编码器

光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器，下面简单介绍下下绝对式光电编码器的的结构与工作原理做介绍。

绝对式光电编码器的结构与工作原理

绝对式光电编码器如图所示，他是通过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示绝对位置信息的。

编码盘是按照一定的编码形式制成的圆盘。图1是二进制的编码盘，图中空白部分是透光的，用“0”来表示;涂黑的部分是不透光的，用“1”来表示。通常将组成编码的圈称为码道，每个码道表示二进制数的一位，其中最外侧的是最低位，最里侧的是最高位。如果编码盘有4个码道，则由里向外的码道分别表示为二进制的23、22、21和20，4位二进制可形成16个二进制数，因此就将圆盘划分16个扇区，每个扇区对应一个4位二进制数，如0000、0001、?、1111。

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