电机编码器的作用及原理详解

介绍

电机编码器是电机的重要配件，用于检测电机的转速和位置。在机械自动化系统和数控工具机等领域，电机编码器的应用越来越广泛。本文将深入探讨电机编码器的作用和原理。

作用

电机编码器的主要作用是检测电机的转速和位置，从而控制电机的运行和停止。电机编码器将机械运动转换为电信号，输出反馈信号给电机控制器或计算机，精确地控制电机的运动。

原理

电机编码器的原理类似于光电传感器。它由光源、光电传感器和旋转盘组成。旋转盘上有一些固定的刻度线或标记，当旋转盘转动时，光源通过光电传感器、旋转盘上的刻度线或标记，产生一系列脉冲信号。

脉冲信号的个数和频率与旋转盘的每一圈的标记数和转速成正比。通过数学计算和分析这些信号，就可以精确定位电机的旋转角度和速度。根据不同的实际需要，电机编码器可分为绝对编码器和增量编码器。

绝对编码器和增量编码器

绝对编码器和增量编码器是两种常见的电机编码器。

绝对编码器通过旋转盘上的固定标记和电路的组合编码形成唯一的编码信号。当旋转盘旋转时，编码信号会保持不变。它可以通过读写电路来确定电机的位置，因此比较适用于需要精确定位的工业自动化和机械加工设备中。

增量编码器可以检测电机的转动角度和转速。它产生两路输出信号，即A路和B路。其中，A路和B路互相相位差一个四分之一的周期，可以通过数学计算，确定转动方向和角度。增量编码器比绝对编码器更加便宜，可适用于大批量的自动化设备和应用。

应用领域

在现代机械工程中，电机编码器已经成为机械传动领域中非常常见的元件。它的作用是可以将电动机转动的角度进行检测和测量。电机编码器可以通过输出脉冲来确定转轴的角度，这个输出脉冲可以由机械接触式编码器或非接触式光电编码器产生。

电机编码器通过输出的信号，可以精确的检测和测量机械的旋转角度，提供给控制器一个精确的参考点。它可以用来控制电机的转速、角度、位置，还可以用于机器人的精确定位和移动控制等。

编码器的工作原理

在机械加工中使用的编码器通常使用的是光电位移传感器，光电位移传感器能够通过反射光进行测量和检测目标物体的移动距离。

电机编码器将光电传感器的光源和探测器固定在旋转部件上的相邻位置，连接到电路中的信号放大器。旋转部件的圆盘上刻有一定数量的光栅，光栅可以使光透过，产生相应的相位差，通过光电传感器的探测器检测到光栅产生的信号电压可以被放大、处理后输出信号的参数(例如：角度，转速等等)。

当旋转部件转动时，光电传感器可以检测到旋转部件在光栅上产生的运动，放大处理后，旋转部件内置的光栅信号也随之改变，在电路中，这些变化将被识别为信号脉冲，输出给电机控制器，使其可以对转轴进行更加精确的控制。

编码器的分类

编码器主要分为两种：绝对值编码器和增量编码器。

绝对值编码器可以直接读取旋转部件的位置，在旋转过程中产生的信号不受发生故障和设备损坏等因素的影响。即使在开机之前旋转部件旋转了几圈，绝对值编码器也可以直接输出当前位置。这种编码器通常用于需要提高转子定位精度的设备。

增量编码器将旋转部件的位置转化为增量信号，可以用来确定转轴的方向。增量编码器是通过备份使用复数个传感器检测旋转部件上的光栅，并输入微处理器，用于确定旋转部件的转向、位置、角度及转速等数据。

电机编码器在工业生产中的应用

电机编码器在机械及机床、印刷、包装、医疗设备、物流设备、电子设备、汽车零件加工及医疗器械等行业中广泛应用。

例如，电机编码器可以被应用在机床上用于调节机械的进给速度、转速和位置，使机床的加工精度得到保证。在工作时，电机编码器产生的脉冲信号将被传送到快速反馈系统中，反馈控制器可以比较输入的脉冲和输出的实际角度，以实时调整机床的加工精度。同样地，电机编码器也可以应用在物流设备、制造输送设备上，用于保证设备的位置和速度。

总之，电机编码器在工业生产自动化和智能化方面，具有非常重要的作用。它有着广泛的应用领域，为实现设备的高精度和高效率提供了非常重要的保证。