绝对值式编码器

3.5.2　绝对值式编码器

增量式编码器的缺点是：有可能发生由于噪声或其他外界干扰产生的计数错误；因停电、刀具破损而停机，事故排除后不能再找到事故前执行部件的正确位置。采用绝对值式编码器可以克服这些缺点。绝对值式编码器是在码盘的每一转角位置刻有表示该位置的唯一代码，因此称为绝对码盘。码盘式编码器按其结构可分为接触式、光电式和电磁式三种，后两种为非接触式编码器。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。

1．接触式

这种编码器是通过读取编码盘上的图案来表示数值的。如图3-22所示为四码道接触式二进制编码盘结构及工作原理图，图中黑的部分为导电部分表示为“1”，白的部分为绝缘部分表示为“0”，四个码道都装有电刷。由于四个码道产生4位二进制数，码盘每转一周产生0000～1111 16个二进制数，因此将码盘圆周分成16等份。

图3-22　接触式四位二进制码盘

当码盘旋转时次输出16个二进制编码0000～1111，编码代表实际角位移，码盘分辨率与码道位码道角盘分辨率为：

θ= 360°/2^N （3-5）

二进制编码器主要缺点是码盘盘上的图案变化较大，对码盘的制作和安装要求严格。当电刷由二进制码0111过渡到1000时，本来是7变为8，但是，如果电刷进入导电区的先后不一致，可能会出现8～15之间的任一十进制数，这样就产生了前面所说的非单值。若使用循环码制即可避免此问题，其编码如表3-5所示。循环码的特点是相邻两个数码间只有一位变化，即使制造或安装不精确，产生的误差最多也只是最低位，在一定程度上可消除非单值误差。因此采用循环码盘比8-4-2-1码盘的精度更高。

表3-5　电刷在不同位置时对应的数码

2．光电式编码盘

光电式编码盘是一种非接触式绝对编码器，即几位编码器其码盘上就有几位码道，编码器在转轴的任何位置都可以输出一个固定的与位置相对的数字码。采用照相腐蚀工艺，在一块圆形光学玻璃上刻有透光和不透光的码形，如图3-23所示。在几个码道上，装有相同个数的光电转换元件代替接触式编码盘的电刷，并且将接触式码盘上的高、低电位用光源代替。当光源经光学系统形成一束平行光投射在码盘上时，转动码盘，光经过码盘的透光区和不透光区，在码盘的另一侧就形成了光脉冲，脉冲光照射在光电元件上就产生与光脉冲相对应的电脉冲。码盘上的码道数就是该码盘的数码位数。由于每一个码位有一个光电元件，当码盘旋至不同位置时，各个光电元件根据受光照与否，将间断光转换成电脉冲信号。

光电编码器的精度和分辨率取决于光码盘的精度和分辨率，即取决于刻线数，其精度远高于接触式编码盘。

图3-23　光电编码盘编码器结构

与接触式码盘一样，光电编码器通常采用循环码作为最佳码形，这样可以解决非单值误差的问题。