光電編碼器的工作原理主要基于光電轉(zhuǎn)換和光柵衍射原理，實(shí)現(xiàn)位移到數(shù)字的變換。以下是其詳細(xì)工作原理：

一、基本組成

光電編碼器主要由光源、光碼盤（也稱光柵盤）和光敏元件組成。光碼盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長方形孔（或其他形狀），這些孔和透光部分形成規(guī)律的光柵圖案。

二、工作原理

1. 光電轉(zhuǎn)換：

• 光源發(fā)出光線，光線通過光碼盤上的透光部分和孔照射到光敏元件上。

• 光敏元件接收到的光通量隨透光線條同步變化，這種變化被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化。

2. 光柵衍射與信號(hào)生成：

• 當(dāng)光碼盤隨被測工作軸（如電機(jī)軸）一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光敏元件會(huì)感受到光線的明暗變化。

• 這些明暗變化被光敏元件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的強(qiáng)弱變化，這些電信號(hào)近似于正弦波。

• 經(jīng)過整形和放大等處理，這些正弦波信號(hào)被轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。

3. 位置與速度測量：

• 通過計(jì)數(shù)器計(jì)量脈沖的數(shù)目，可以測定旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角位移。

• 通過計(jì)量脈沖的頻率，可以測定旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速。

三、增量式與絕對式編碼器

光電編碼器根據(jù)輸出信號(hào)的特性，主要分為增量式編碼器和絕對式編碼器。

1. 增量式編碼器：

• 直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相。

• A、B兩組脈沖相位差90度，用于判斷旋轉(zhuǎn)方向。

• Z相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。

• 增量式編碼器的優(yōu)點(diǎn)是原理構(gòu)造簡單，機(jī)械平均壽命長，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適合長距離傳輸。但其缺點(diǎn)是無法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對位置信息。

2. 絕對式編碼器：

• 碼盤采用絕對值編碼，每個(gè)位置都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)碼。

• 光源產(chǎn)生的光線通過透鏡變成平行光線，照射在碼盤上。

• 根據(jù)碼盤上透明和不透明區(qū)域的排列方式，光線被接收或不被接收，從而輸出相應(yīng)的電信號(hào)。

• 通過讀取這些電信號(hào)，可以直接確定碼盤軸的位置，實(shí)現(xiàn)角位移的絕對值測量。

綜上所述，光電編碼器通過光電轉(zhuǎn)換和光柵衍射原理，將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量，從而實(shí)現(xiàn)對位置、速度和角度的精確測量。