增量型编码器与绝对型编码器的区分.docx

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1、增量型编码器与绝对型编码器的区分编码器如以信号原理来分，有增量型编码器，绝对型编码器。增量型编码器（旋转型）工作原理：由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取获得 四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为36 0度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相 脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反 转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性 好，

2、精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有 限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、 热稳定性、寿命均要差一些。分辨率一编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直 接称多少线，一般在每转分度510000线。信号输出：信号输出有正弦波（电流或电压），方波（TTL、HTL），集电极开路（PNP、NPN），推拉式 多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输 出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。信号连接：编码器的脉冲信号一般连接计数器、

3、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块 与高速模块之分，开关频率有低有高。如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。A、A-，B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为0， 衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离。对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米。增量式编码器的问题：增量型编码器存在零点累计误差，抗干扰较差，接收设备的停机需断电记忆，开机应找零或 参考位等问

4、题，这些问题如选用绝对型编码器可以解决。增量型编码器的一般应用：测速，测转动方向，测移动角度、距离（相对）。增量式旋转编码器原理增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时 序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。在接合数字 电路特别是单片机后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具 有廉价和简易的优势。下面对增量式旋转编码器的内部工作原理（附图）A,B两点对应两 个光敏接受管，A,B两点间距为S2，角度码盘的光栅间距分别为S0和S1。当角度码盘以 某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的S0： S1： S2比值与实际图的S0：

5、 S1： S 2比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时，输出波形图中的S0： S1： S2比值与 实际图的S0： S1： S2比值仍相同。如果角度码盘做变速运动，把它看成为多个运动周期（在下面定义）的组合，那么每个运动周期中输出波形图中的S0： S1： S2比值与实际图 的S0：S1：S2比值仍相同。通过输出波形图可知每个运动周期的时序为顺时针运动:A B逆 时针运动：A B，1 1，1 1，0 1，1 0，0 0，0 0，1 0，0 1我们把当前的A,B输出值 保存起来，与下一个A,B输出值做比较，就可以轻易的得出角度码盘的运动方向，如果光 栅格S0等于S1时，也就是S0和S1弧度夹角

6、相同，且S2等于S0的1/2,那么可得到此 次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2，除以所消毫的时间，就得到此次角度码盘 运动位移角速度。S0等于S1时，且S2等于S0的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运 动方向位和位移角度，如果S0不等于S1, S2不等于S0的1/2,那么要1个运动周期才 可以得到运动方向位和位移角度了。绝对型编码器（旋转型）绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线 编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次 方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编 码

7、器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一 直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、 数据的可靠性大大提高了。从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器旋转单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过 360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转 范围360度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对值编码器编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋

8、转时，通过齿轮传动另一组码盘（或 多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围， 这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码 唯一不重复，而无需记忆。多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要 费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度 绝对式编码器的应用特点旋转增量式编码器转动时输出脉冲，通过CPU计数来知道其位置，当编码器不动或 停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动， 当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能

9、有干扰而丢失脉冲，否则计数设备记忆的零 点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有报错后才能知道。比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到 传动马达响声，这就是CPU在找参考零点，然后才工作。这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位 置），于是就有了绝对编码器的出现。绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而 且不用一直计数，什么时候需要知道马达位置，什么时候就去读取它的位置，不需要像增 量式编码器那样去计算。甚至编码器带有备用电池这样，断电后编码器也能记忆断电前的位 置信息，大大的提高了使用绝

10、对式编码器的安全性和可靠性。由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控 定位中。其中最主要的就是应用在高精度的数控机床和伺服系统里面。在西方比较发达的国 家，运动控制比较侧重于轨迹控制，如果采用绝对式编码器无疑将为控制提供更方便的位置 信息。增量式旋转编码器工作原理徐海增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位 关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。在接合数 字电路特别是单片机后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋 转编码器更具有廉价和简易的优势。光电编码器的应用1、角度测量汽车驾驶模拟器，对方向盘旋转角

11、度的测量选用光电编码器作为传感器。重 力测量仪，采用光电编码器，把他的转轴与重力测量仪中补偿旋钮轴相连，扭转 角度仪，利用编码器测量扭转角度变化，如扭转实验机、渔竿扭转钓性测试等。 摆锤冲击实验机，利用编码器计算冲击是摆角变化。2、长度测量计米 器，利用滚轮周长来测量物体的长度和距离。拉线位移传感器，利用收卷轮周长计量物体长度距离。联轴直测，与驱动直线位移的动力装置的主轴联轴，通过输出脉冲数计量。介质检测，在直齿条、转动链条的链轮、同步带轮等来传递直线位移信息。3、速度测量线速度，通过跟仪表连接，测量生产线的线速度角速度，通过编码器测量电机、转轴等的速度测量4、位置测量机床方面，记忆机床各个坐

12、标点的坐标位置，如钻床等自动化控制方面，控制在牧歌位置进行指定动作。如电梯、提升机等5、同步控制通过角速度或线速度，对传动环节进行同步控制，以达到张力控制。5、光学编码器功能特点采用反射式感应技术表面贴装无引脚封装提供两通道模拟信号输出计数频率：20 KHz采单一 5.0V电源运作工作温度：-10到70oC编码分辨率：180 LPI符合RoHS环保标准要求卜面对增量式旋转编码器的内部工作原理（附图）A,B两点对应两个光敏接受管，A,B两点间距为S2,角度码盘的光栅间距分 别为S0和S1。当角度码盘以某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的S0： S1： S2 比值与实际图的S0： S1： S

13、2比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时， 输出波形图中的S0： S1： S2比值与实际图的S0： S1： S2比值仍相同。如果角度 码盘做变速运动，把它看成为多个运动周期（在下面定义）的组合，那么每个运 动周期中输出波形图中的S0： S1： S2比值与实际图的S0： S1： S2比值仍相同。通过输出波形图可知每个运动周期的时序为顺时针运 动逆时针运 动A B1 10 10 01 0A B1 11 00 00 1我们把当前的A,B输出值保存起来，与下一个A,B输出值做比较，就可以轻 易的得出角度码盘的运动方向，如果光栅格S0等于S1时，也就是S0和S1弧度夹角相同，且S2等于S0 的1/

14、2,那么可得到此次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2,除以所消 耗的时间，就得到此次角度码盘运动位移角速度。S0等于S1时，且S2等于S0的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方 向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1个运动周 期才可以得到运动方向位和位移角度了。我们常用的鼠标也是这个原理哦。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度 方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。1.1增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、 B两组脉冲相位差90。，从而可方便地判断出旋转方向，

15、而Z相为每转一个脉冲， 用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对I先拥谴慎砚机畋咒触元律弋转 位置信息。图1光电编暗器原理示原图编码器是如何控制转速的：N为电机转速An=ND 测-ND 理例如:我们车的速度为1.5m/s,轮子的直径220mm，C=D*Pi，电机控制在21.7转/秒，根据 伺服系统的指标，设电机转速为1500转/分，故可求得当ND=21.7*60=130转/分时，光码盘每 秒钟输出的脉冲数为：PD=130x600/60=1300 个脉冲当测出的脉冲个数与计算出的标准值有偏差时,可

16、根据电压与脉冲个数的对应关系计算出 输出给伺服系统的增量电压AU，经过D/A转换，再计算出增量脉冲个数，等下减去。当运行时间越长路线越长，离我们预制的路线偏离就多了。这时系统起动位置环，通过 不断测量光电编码器每秒钟输出的脉冲个数，并与标准值PD （理想值）进行比较，计算出 增量AP并将之转换成对应的D/A输出数字量，通过控制器减少输个电机的脉冲个数，在原 来输出电压的基础上减去增量，迫使电机转速降下来，当测出的游近似为零时停止调节， 这样可将电机转速始终控制在允许的范围内。光电编码器分类和选择光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移一数字变换的，从50年代开始应 用于机床和计算仪器，因其结构简单

17、、计量精度高、寿命长等优点，在国内外受 到重视和推广。近年来更取得长足的发展，在精密定位、速度、长度、加速度、 振动等方面得到广泛的应用。光电编码器按编码方式分为二类：增量式与绝对式。1、增量式编码器特点：增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其计数起点任意设定，可实 现多圈无限累加和测量。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光 栅的线数决定。需要提高分辩率时，可利用90度相位差的A、B两路信号进行 倍频或更换高分辩率编码器。2、绝对式编码器特点：绝对式编码器有与位置相对应的代玛输出，通常为二进制码或BCD码。从 代码数大小的变化可以判别正反方向和位移所处的位置，绝对零位代码还可

18、以用 于停电位置记忆。绝对式编码器的测量范围常规为0360度。速度计与长度计一般采用增量式编码器，以下就其参数范围作简要的介绍， 供选型参考。（1）光栅线数：常用线数30、60、100、120、200、250、256、300、360、 400、 480、 500、 512、 600、 700、800、900、907、1000、1024、1200、1250、 1440、 1500、 1800、 2000、 2048、2400、 2500、 2669、 3000、 3600、4000、 4069、 4500、 5000、 5400（2）输出方式：常规有五种输出方式： 集电极开路输出（通用型） 互补

19、输出 电压输出 长线驱动器输出 UVW输出（3）工作电压：常规有以下几种：5V、12V、24V、5-24V （通用型）、5-30V（4）防护性能：常规为防油、防尘、抗震型。（5）弹性联接器：编码器轴与用户轴联接时，存在同轴误差，严重时将损 坏编码器。要求采用弹性联接器（编码器厂家提供选件），解决偏心问题，一般 可以做到允许扭矩1N.m,不同轴度0.2mm，轴向偏角1.5度。弹性联轴器常用规格为：编码器端孔径（mm）用户端孔径（mm）0 4、0 5、0 6、0 8、0 10、0 150 4、0 5、0 6、0 6.35、0 8、0 10、0 15（6）安装使用及注意事项：编码器属于高精密仪器，安

20、装时不得敲击和碰撞。轴端联接避免钢性联接， 而应采用弹性联轴器、尼龙齿轮或同步带联接传动。使用转速不要超过标称转速， 否则会影响电气信号。光电编码器的简单认识光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲 或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器的工作原理如图所 示，在圆盘上有规则地刻有透光和不透光的线条，在圆盘两侧，安放发光元件和 光敏元件。当圆盘旋转时，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元 件输出波形经过整形后变为脉冲，码盘上有Z相标志，每转一圈输出一个脉冲。 此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90。的两路脉冲信号，如图所示。光敏元件发光

21、元件LFLrLn_rLn_rLrLTLrB LTLrLFLrLrLrLrLrLr图3光电编码器工作原理图及输出波形根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度 方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。1、增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相； A、B两组脉冲相位差90,从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉 冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以 上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的 绝对位置信息。2、绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制(葛莱码)方式进

22、行光电 转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条 图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。编码 的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是：(1) 可以直接读出角度坐标的绝对值；(2) 没有累积误差；(3) 电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定 的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。3、混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置， 带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。光电编码器是一种角度(角速度)检测装置，它将输入给轴的角度量，利用 光电转换原理转

23、换成相应的电脉冲或数字量，具有体积小，精度高，工作可靠， 接口数字化等优点。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、 军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。增量型和绝对值旋转编码器一、增量型旋转编码器轴的每转动一周，增量型编码器提供一定数量的脉冲。周期性的测量或者单位时间内的脉冲计数可以用来测量移动的速度。如果在一个参考点后面脉冲数被累加，计算值就代表了转动角度或行程的参 数。双通道编码器输出脉冲A、B之间相差为900,能使接收脉冲的电子设备接 收轴的旋转感应信号，因此可用来实现双向的定位控制；另外，三通道增量型旋 转编码器每一圈产生一个称之为零位信号的脉冲(Z)。二、增量型

24、绝对值旋转编码器绝对值编码器为每一个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值。特别是在 定位控制应用中，绝对值编码器减轻了电子接收设备的计算任务，从而省去了复 杂的和昂贵的输入装置：而且，当机器合上电源或电源故障后再接通电源，不需 要回到位置参考点，就可利用当前的位置值。单圈绝对值编码器把轴细分成规定数量的测量步，最大的分辨率为13位， 这就意味着最大可区分8192个位置+多圈绝对值编码器不仅能在一圈内测量角 位移，而且能够用多步齿轮测量圈数。多圈的圈数为12位，也就是说最大4096 圈可以被识别。总的分辨率可达到25位或者33, 554, 432个测量步数。并行绝 对值旋转编码器传输位置值到估算

25、电子装置通过几根电缆并行传送。假设串行绝对值编码器，输出数据可以用标准的接口和标准化的协议传送， 同时在过去点对点的连接实现了串行数据传送。二、光电编码器的应用电路（一）EPC-755A光电编码器的应用EPC-755A光电编码器具备良好的使用性能，在角度测量、位移测量时抗干扰能 力很强，并具有稳定可靠的输出脉冲信号，且该脉冲信号经计数后可得到被测量 的数字信号。因此，我们在研制汽车驾驶模拟器时，对方向盘旋转角度的测量选 用EPC-755A光电编码器作为传感器，其输出电路选用集电极开路型，输出分辨 率选用360个脉冲/圈，考虑到汽车方向盘转动是双向的，既可顺时针旋转，也 可逆时针旋转，需要对编码

26、器的输出信号鉴相后才能计数。图2给出了光电编码 器实际使用的鉴相与双向计数电路，鉴相电路用1个D触发器和2个与非门组成， 计数电路用3片74LS193组成。当光电编码器顺时针旋转时，通道A输出波形超前通道B输出波形90。，D触发 器输出Q （波形W1）为高电平，Q （波形W2）为低电平，上面与非门打开，计数 脉冲通过（波形叩3），送至双向计数器74LS193的加脉冲输入端，进行加法 计数；此时，下面与非门关闭，其输出为高电平（波形叩4）。当光电编码器逆 时针旋转时，通道A输出波形比通道B输出波形延迟90，D触发器输出Q （波 形W1）为低电平，Q （波形叩2）为高电平，上面与非门关闭，其输出为

27、高电平（波 形W3）；此时，下面与非门打开，计数脉冲通过（波形叩4）,送至双向计数器 74LS193的减脉冲输入端CD，进行减法计数。汽车方向盘顺时针和逆时针旋转时，其最大旋转角度均为两圈半，选用分辨率为 360个脉冲/圈的编码器，其最大输出脉冲数为900个；实际使用的计数电路用3 片74LS193组成，在系统上电初始化时，先对其进行复位（CLR信号），再将其 初值设为800H，即2048（LD信号）；如此，当方向盘顺时针旋转时，计数电路 的输出范围为20482948，当方向盘逆时针旋转时，计数电路的输出范围为 20481148；计数电路的数据输出D0D11送至数据处理电路。实际使用时，方向盘

28、频繁地进行顺时针和逆时针转动，由于存在量化误差，工作 较长一段时间后，方向盘回中时计数电路输出可能不是2048，而是有几个字的 偏差；为解决这一问题，我们增加了一个方向盘回中检测电路，系统工作后，数 据处理电路在模拟器处于非操作状态时，系统检测回中检测电路，若方向盘处于 回中状态，而计数电路的数据输出不是2048，可对计数电路进行复位，并重新 设置初值。（二）光电编码器在重力测量仪中的应用采用旋转式光电编码器，把它的转轴与重力测量仪中补偿旋钮轴相连。重力测量 仪中补偿旋钮的角位移量转化为某种电信号量；旋转式光电编码器分两种，绝对 编码器和增量编码器。增量编码器是以脉冲形式输出的传感器，其码盘比

29、绝对编码器码盘要简单得多且 分辨率更高。一般只需要三条码道，这里的码道实际上已不具有绝对编码器码道 的意义，而是产生计数脉冲。它的码盘的外道和中间道有数目相同均匀分布的 透光和不透光的扇形区（光栅），但是两道扇区相互错开半个区。当码盘转动时， 它的输出信号是相位差为90。的A相和B相脉冲 信号以及只有一条透光狭缝的 第三码道所产生的脉冲信号（它作为码盘的基准位置，给计数系统提供一个初 始的零位信号）。从A，B两个输出信号的相位关系（超前或滞后）可判断旋转 的方向。由图3 （a）可见，当码盘正转时，A道脉冲波形比B道超前n /2,而 反转时，A道脉冲比B道滞后n /2。图3 （b）是一实际电路，

30、用A道整形波的 下沿触发单稳态 产生的正脉冲与B道整形波相与，当码盘正转时只有正向 口脉冲输出，反之，只有逆向口脉冲输出。因此，增量编码器是根据输出脉冲源 和脉冲计数来确定码盘 的转动方向和相对角位移量。通常，若编码器有N个（码 道）输出信号，其相位差为n /N，可计数脉冲为2N倍光栅数，现在N=2。图3 电路的缺点是有时会产生误记脉冲造成误差，这种情况出现在当某一道信号处 于“高”或“低”电平状态，而另一道信号正处于“高”和“低”之间的往返 变化状态，此时码盘虽然未产生位移，但是会产生单方向的输出脉冲。例如，码 盘发生抖动或手动对准位置时（下面可以看到，在重力仪测量时就会有这种情 况）。lO

31、OOpFT4LS1474LS14-逆方向v：正方向勰道 T_rTJT_niTTJTJTJb通道正向晰中.;逆向脉冲：TOUTmnmn5)图3增童光电编妈器基本波形和电路74LS14E通道关立X逆向脉冲输出Ail道74LS0&a在有脉冲输出Vcc.4肾74LS1-214&7逆方向，一！一正方向E通道正向腿冲逆向脉抻图4是一个既能防止误脉冲又能提高分辨率的四倍频细分电路。在这里，采用了 有记忆功能的D型触发器和时钟发生电路。由图4可见，每一道有两个D触发器 串接，这样，在时钟脉冲的间隔中，两个Q端（如对应B道的74LS175的第2、 7引脚）保持前两个时钟期的输入 状态，若两者相同，则表示时钟间隔

32、中无变 化；否则，可以根据两者关系判断出它的变化方向，从而产生正向或反 向输出脉冲。当某道由于振动在高、低间往复变化时，将交替产生 正向和反向脉冲，这在对两个计数器取代数和时就可消除它们的影 响 （下面仪器的读数也将涉及这点）。由此可见，时钟发生器的频率应大于振动频 率的可能最大值。由图4还可看出，在原一个脉冲信号的周期内，得到了四个 计数脉冲。例如，原每 圈脉冲数为1000的编码器可产生4倍频的脉冲数是4000 个，其分辨率为0.09。实际上，目前这类传感器产品都将光敏元件输出信号 的放大整形等电路与传感检测元件封装在一起，所以只要加上细分与计数电路 就可以组成一个角位移测量系统（74159

33、是4-16译码器）。三、应用中问题分析及改进措施 （一）应用中问题分析 光电检测装置的发射和接收装置都安装在生产现场，在使用中暴露出许多缺陷， 其有内在因素也有外在因素，主要表现在以下几个方面：1. 发射装置或接受装置因机械震动等原因而引起的移位或偏移，导致接收装置 不能可靠的接收到光信号，而不能产生电信号。例如；光电编码器应用在轧钢调 速系统中，因光电编码器是直接用螺栓固定在电动机的外壳上，光电编码器的轴 通过较硬的弹簧片和电动机转轴相连接，因电动机所带负载是冲击性负载，当轧 机过钢时会引起电动机转轴和外壳的振动。经测定；过钢时光电编码器振动速度 为2.6mm/s，这样的振动速度会损坏光电编

34、码器的内部功能。造成误发脉冲，从 而导致控制系统不稳定或误动作，导致事故发生。2. 因光电检测装置安装在生产现场，受生产现场环境因素影响导致光电检测装 置不能可靠的工作。如安装部位温度高、湿度大，导致光电检测装置内部的电子 元件特性改变或损坏。例如在连铸机送引锭跟踪系统，由于光电检测装置安装的 位置靠近铸坯，环境温度高而导致光电检测装置误发出信号或损坏，而引发生产 或人身事故。3. 生产现场的各种电磁干扰源，对光电检测装置产生的干扰，导致光电检测装 置输出波形发生畸变失真，使系统误动或引发生产事故。例如；光电检测装置安 装在生产设备本体，其信号经电缆传输全控制系统的距离一般在20m100m，传

35、 输电缆虽然一般都选用多芯屏蔽电缆，但由于电缆的导线电阻及线间电容的影响 再加上和其他电缆同在一起敷设，极易受到各种电磁干扰的影响，因此引起波形 失真，从而使反馈到调速系统的信号与实际值的偏差，而导致系统精度下降。（二）改进措施1. 改变光电编码器的安装方式。光电编码器不在安装在电动机外壳上，而是在 电动机的基础上制作一固定支架来独立安装光电编码器，光电编码器轴与电动机 轴中心必须处于同一水平高度，两轴采用软橡胶或尼龙软管相连接，以减轻电动 机冲击负载对光电编码器的机械冲击。采用此方式后经测振仪检测，其振动速度 降至 1.2mm/so2. 合理选择光电检测装置输出信号传输介质，采用双绞屏蔽电缆

36、取代普通屏蔽 电缆。双绞屏蔽电缆具有两个重要的技术特性，一是对电缆受到的电磁干扰具有 较强的防护能力，因为空间电磁场在线上产生的干扰电流可以互相抵消。双绞屏 蔽电缆的另一个技术特点是互绞后两线间距很小，两线对干扰线路的距离基本相 等，两线对屏蔽网的分布电容也基本相同，这对抑制共模干扰效果更加明显。3. 利用PLC软件监控或干涉。在连铸生产的送引锭过程要求光电检测装置产生 有时序性的电信号，同时，该信号与整个过程不同阶段相对应。如图5。光电信号 1 f 54送引锭过程 A.B c图嗜引锭过程和光电信号关系（1）送引锭过程启动前，光电信号1为“1”。（2）送引锭过程启动后，在A阶段，辊道启动，引锭

37、杆上送。当引锭杆挡住光 电装置发射出的红外光时，光电信号为“0” ；当红外光透过引锭杆中部2个小 圆孔时，光电装置发出信号2和3,均为“1”。（3）送引锭过程在B阶段，光电信号为“0”，辊道停下，引锭杆暂停上送，扇 形10段压下，启动拉矫机和“同步1”，引锭杆继续上送。（4）送引锭过程在C阶段，引锭杆上送，并不再挡住红外光，光电信号4为“1”， 启动“同步2”，停下“同步1”，引锭杆继续上送。至此光电装置工作过程结 束。根据光检测电装置的工作过程，只要现场测定送引锭过程中各个光电信号发生的 时间，结合送引锭过程与光电信号的关系，利用PLC应用程序中的相关数据，编 制符合要求的PLC程序，将PL

38、C程序输出信号输入至PLC的输入模块，替代原光 电信号的输入信号。其程序框图如图6所示。四、结语 光电检测装置本身是由电子元器件构成，它对安装环境有一定的技术要求，特别 是在较恶劣环境下使用，要采取相应的保护措施，以使光电检测装置工作在其产 品要求的技术条件下，才能发挥装置的技术性能。否则光电检测装置的使用寿命 及其工作的可靠性都将受到不同程度的影响。结合光电检测装置在生产过程控制 中的应用实践，在控制系统设计中；不宜采用光电检测装置的信号作为重要的控 制信号，以避免光电装置突然损坏或工作不稳定（环境高温、湿度大、机械振动、 外力碰创等）引起其他设备事故。在控制系统中应用PLC程序实适进行过程控制 的监控或干涉，以克服了因系统中采用光电装置而存在的各种缺陷，是提高系统 可靠性的有效途径。