脉冲编码器结构及故障分析

文章来源：http://www.kindele.com/  发布时间：2019/04/23    点击数： 　　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。分为增量式和绝对式两种。
　　脉冲编码器结构

　　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。

　　脉冲编码器的原理

　　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2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。

　　增量式光电式脉冲编码器是在玻璃圆盘的边缘上刻有间隔相等的光缝隙,其正反南面分别装有光源和光敏元件。当玻璃圆盘旋转时，光敏元件将明暗变化的光信号转变成脉冲信号。因此，增量式光电式脉冲编码器输出的脉冲数与转动的角位移成正比，但是增量式光电式脉冲编码器不能检测出运动轴的绝对位置。
　　脉冲编码器的分类

　　1、光电式脉冲编码器

　　2、接触式脉冲编码器

　　3、电磁感应式脉冲编码器

　　脉冲编码器的应用

　　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。
　　脉冲编码器的故障分析

　　（1）编码器本身故障：是指编码器本身元器件出现故障，导致其不能产生和输出正确的波形。这种情况下需更换编码器或维修其内部器件。

　　（2）编码器连接电缆故障：这种故障出现的几率最高，维修中经常遇到，应是优先考虑的因素。通常为编码器电缆断路、短路或接触不良，这时需更换电缆或接头。还应特别注意是否是由于电缆固定不紧，造成松动引起开焊或断路，这时需卡紧电缆。

　　（3）编码器+5V电源下降：是指+5V电源过低，通常不能低于4.75V，造成过低的原因是供电电源故障或电源传送电缆阻值偏大而引起损耗，这时需检修电源或更换电缆。

　　（4）绝对式编码器电池电压下降：这种故障通常有含义明确的报警，这时需更换电池，如果参考点位置记忆丢失，还须执行重回参考点操作。

　　（5）编码器电缆屏蔽线未接或脱落：这会引入干扰信号，使波形不稳定，影响通信的准确性，必须保证屏蔽线可靠的焊接及接地。

　　（6）编码器安装松动：这种故障会影响位置控制精度，造成停止和移动中位置偏差量超差，甚至刚一开机即产生伺服系统过载报警，请特别注意。

　　（7）光栅污染这会使信号输出幅度下降，必须用脱脂棉沾无水酒精轻轻擦除油污。