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光電編碼器的工作原理是什么？

2025-8-6　　閱讀(51)

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光電編碼器是一種利用光電轉換原理將機械位移（如旋轉角度、直線位移）轉化為電信號的裝置，其核心是通過光線的遮擋與透射變化來識別位置或運動狀態。以下是其詳細工作原理：

核心組成部件

光電編碼器的工作依賴于四個關鍵部分的協同作用：


  1. 光源：通常為紅外發光二極管（LED），提供穩定的平行光束。

  2. 碼盤：與運動部件（如電機軸）同步轉動的透明圓盤，表面刻有規律排列的明暗條紋（透光區與不透光區），條紋的密度決定了編碼器的精度（如每圈 1024 條條紋）。

  3. 光柵（遮光盤）：固定不動的薄片，與碼盤條紋圖案匹配，用于過濾雜光并確保光線僅通過特定區域。

  4. 光敏元件：如光電二極管或光電三極管，接收透過碼盤和光柵的光線，將光信號轉化為電脈沖信號。

具體工作流程

以旋轉式光電編碼器（最常見類型）為例，其工作步驟如下：


  1. 光線發射：光源發出的光線垂直照射到碼盤上。

  2. 碼盤轉動與光線調制：
    當碼盤隨機械軸轉動時，其表面的明暗條紋會交替遮擋或透射光線 ——

    • 當碼盤的透光區與光柵的透光區對齊時，光線可穿過并到達光敏元件；

    • 當碼盤的不透光區與光柵的透光區對齊時，光線被遮擋，無法到達光敏元件。

  3. 光信號轉電信號：
    光敏元件根據接收的光線強度變化（有無光線），輸出對應的電信號（高電平 / 低電平）。碼盤每轉動一個條紋間距，光敏元件就會輸出一個脈沖信號。

  4. 信號處理：
    電脈沖信號經放大、整形后，傳輸給控制系統（如 PLC、單片機），系統通過計數脈沖數量計算位移量（如旋轉角度 = 脈沖數 × 單條紋對應角度），通過脈沖頻率計算速度（如轉速 = 脈沖頻率 / 每圈條紋數）。


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