有關(guān)旋轉(zhuǎn)變壓器與編碼器的問題，介紹了旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)，編碼器的分類：絕對(duì)式編碼器、增量式編碼器，以及編碼器的原理，全息光柵的特點(diǎn)等，感興趣的朋友參考下。

旋轉(zhuǎn)變壓器與編碼器的問題

簡(jiǎn)稱旋變是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號(hào)元件。

當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系。

旋轉(zhuǎn)變壓器，是一種輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角保持一定函數(shù)關(guān)系的感應(yīng)式微電機(jī)。它是一種將角位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的位移傳感器，也是能進(jìn)行坐標(biāo)換算和函數(shù)運(yùn)算的解算元件。

旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)與自整角電機(jī)相似，工作原理也與一般變壓器基本相同。旋轉(zhuǎn)變壓器在同步隨動(dòng)系統(tǒng)及數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)中可用于傳遞轉(zhuǎn)角或電信號(hào)；在解算裝置中可作為函數(shù)的解算之用，故又稱為解算器。

旋轉(zhuǎn)變壓器廣泛應(yīng)用在民用和軍事工程的伺服系統(tǒng)中作為測(cè)角元件、坐標(biāo)變換元件和解算裝置。

 一、旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)

1、對(duì)電磁干擾敏感以及解碼復(fù)雜等缺點(diǎn)2能在一些比較惡劣的環(huán)境條件下工作。

2、在環(huán)境惡劣的鋼鐵行業(yè)、水利水電行業(yè)，旋轉(zhuǎn)變壓器因?yàn)槠浞雷o(hù)等級(jí)高同樣獲得了廣泛的應(yīng)用。

3、光電編碼器，它精度高，抗干擾能力強(qiáng)，接口簡(jiǎn)單使用方便

二、編碼器

1、編碼器

編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。前者成為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”。

按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。

絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確碼區(qū)。1當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。2從代碼數(shù)大小的變化可以判別真反方向和位移所處位置。3測(cè)量范圍是0----360.4視頻編碼器廣泛應(yīng)用于行走機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、電梯、伺服電機(jī)、流量計(jì)、紡織機(jī)械、冶金機(jī)械、注塑機(jī)械、印刷包裝機(jī)械、自動(dòng)化儀器儀表等各種工業(yè)自動(dòng)化測(cè)控領(lǐng)域。

絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)光電編碼器，因其每一個(gè)位置絕對(duì)唯一、抗干擾、無需掉電記憶，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長(zhǎng)度測(cè)量和定位控制。

2、從增量式編碼器到絕對(duì)式編碼器

旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。

解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。(電工天下 www.dgjs123.com)在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法。

比如，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機(jī)，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點(diǎn)，然后才工作。

這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩，甚至不允許開機(jī)找零(開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置)，于是就有了絕對(duì)編碼器的出現(xiàn)。

絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)光電編碼器，因其每一個(gè)位置絕對(duì)唯一、抗干擾、無需掉電記憶，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長(zhǎng)度測(cè)量和定位控制。

絕對(duì)編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼(格雷碼)，這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。

由于絕對(duì)編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工控定位中。絕對(duì)型編碼器因其高精度，輸出位數(shù)較多，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號(hào)必須確保連接很好，對(duì)于較復(fù)雜工況還要隔離，連接電纜芯數(shù)多，由此帶來諸多不便和降低可靠性，因此，絕對(duì)編碼器在多位數(shù)輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國(guó)生產(chǎn)的絕對(duì)型編碼器串行輸出最常用的是SSI(同步串行輸出)。

3、編碼器工作原理：

由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D，每個(gè)正弦波相差90度相位差(相對(duì)于一個(gè)周波為360度)，將C、D信號(hào)反向，疊加A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。信號(hào)連接—編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、PLC、計(jì)算機(jī)，PLC和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關(guān)頻率有低有高。

4、光柵

光柵尺是通過摩爾條紋原理，通過光電轉(zhuǎn)換，以數(shù)字方式表示線性位移量的高精度位移傳感器. GBC系列光柵尺是由讀數(shù)頭、主尺和接口組成。玻璃光柵上均勻地刻有透光和小透光的線條，柵線為50線對(duì)/mm，其光柵柵距為0.02mm，采用四細(xì)分后便可得到分辯率為5μm的計(jì)數(shù)脈沖。

一般情況下，線條數(shù)按所測(cè)精度刻制，為了判別出運(yùn)動(dòng)方向，線條被刻成相位上相差90°的兩路。當(dāng)讀數(shù)頭運(yùn)動(dòng)時(shí)，接口電路的光電接收器分別產(chǎn)生A相和B相兩路相位相差90°的脈沖波.輸出信號(hào)再經(jīng)過數(shù)顯系統(tǒng)細(xì)分處理，分辨率是光柵周期除以信號(hào)細(xì)分?jǐn)?shù)，經(jīng)過電子信號(hào)細(xì)分處理分辨率可為5um或1um。

圓點(diǎn)光柵，就是由若干個(gè)圓點(diǎn)整齊排列組成的特殊光柵。每一個(gè)圓點(diǎn)都是一個(gè)微型的放大鏡。跟常用的柱鏡光柵不同，柱鏡光柵是豎條紋。圓點(diǎn)光柵是一個(gè)個(gè)分離的獨(dú)立的圓點(diǎn)。主體層一般只有單一的一層，也就是只有一個(gè)平面，沒有立體細(xì)節(jié)，上下靠圓點(diǎn)底紋來襯托主體層的縱深效果。

立體表現(xiàn)形式比較單一。

5、全息光柵的特點(diǎn)

1)、無鬼線，雜散光極小。

2)、衍射效率較低，全息光柵的槽形通常為近似正弦波形，這種槽形不具備閃耀條件，沒有明顯的閃耀特性。據(jù)稱，采用“離子蝕刻”技術(shù)的全息光柵，使光柵衍射效率得到較大提高。

3)、分辨率高

由于全息技術(shù)使光柵刻線總數(shù)大幅度增加，因此色散率、分辨率也大幅度得到提高。

光柵也稱衍射光柵。是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散(分解為光譜)的光學(xué)元件。它是一塊刻有大量平行等寬、等距狹縫(刻線)的平面玻璃或金屬片。光柵的狹縫數(shù)量很大，一般每毫米幾十至幾千條。單色平行光通過光柵每個(gè)縫的衍射和各縫間的干涉，形成暗條紋很寬、明條紋很細(xì)的圖樣，這些銳細(xì)而明亮的條紋稱作譜線。譜線的位置隨波長(zhǎng)而異，當(dāng)復(fù)色光通過光柵后，不同波長(zhǎng)的譜線在不同的位置出現(xiàn)而形成光譜．光通過光柵形成光譜是單縫衍射和多縫干涉的共同結(jié)果。

《表面有分布均勻的柱鏡，通過折射讓人兩眼同時(shí)看到兩幅不同角度的畫面，從而形成立體感還有種是狹縫光柵，是通過小孔成像的原理讓人兩眼同時(shí)看到兩幅不同角度畫面的 》

磁柵(磁性標(biāo)尺、拾磁磁頭和位置檢測(cè))

利用磁柵與磁頭的磁作用進(jìn)行測(cè)量的位移傳感器，成本較低且便于安裝和使用。當(dāng)需要時(shí)，可將原來的磁信號(hào)(磁柵)抹去，重新錄制。還可以安裝在機(jī)床上后再錄制磁信號(hào)，可以消除安裝誤差和機(jī)床本身的幾何誤差。

磁柵的重要特點(diǎn)有兩個(gè)：一個(gè)是磁柵尺與磁頭處于接觸式的工作狀態(tài)。磁柵的工作原理是磁電轉(zhuǎn)換，考慮到空氣的磁阻很大，為保證磁頭有穩(wěn)定的輸出信號(hào)幅度，所以磁柵尺與磁頭之間不允許存在較大和可變的間隙，最好是接觸式的。

因此，帶型磁柵在工作時(shí)磁頭是壓入于磁帶上的，這樣即時(shí)帶面有些不平整，磁頭與磁帶也能良好的接觸。線型磁柵的磁柵尺和磁頭之間約有0.01mm的間隙，由于裝配和調(diào)整不可能達(dá)到理想狀態(tài)，故實(shí)際上線型磁柵也處于準(zhǔn)接觸式的工作狀態(tài)。

磁柵尺是磁柵數(shù)顯系統(tǒng)的基準(zhǔn)元件。顯然，波長(zhǎng)就是磁柵尺的長(zhǎng)度計(jì)量單位。任一被測(cè)長(zhǎng)度都可用與其對(duì)應(yīng)的若干磁柵波長(zhǎng)之和來表示。利用與錄音技術(shù)相似的方法，通過錄磁頭在磁性尺(或盤)上錄制出間隔嚴(yán)格相等的磁波這一過程稱為錄磁。已錄制好磁波的磁性尺稱為磁柵尺。磁柵尺上相鄰柵波的間隔距離稱為磁柵的波長(zhǎng)，又稱為磁柵的節(jié)距(柵距)。