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光學尺編碼器用途

光學尺編碼器用途就像是「機械的雙眼」,最主要功能就是監測機台設備中可操作移動的機構之運動狀態,從起點和終點的相對位置資訊,藉此得知機構位移的方向和距離。當光學尺測量得愈精確、迅速,對加工品質和效率就愈有幫助。

光學尺的結構,是一條固定且較長的主尺,上面刻劃著具連續性、每條寬度僅有10µm(即10微米,等於十萬分之一公尺)的光柵,並有明暗不同的週期性排列;還有一支可沿著主尺移動的副尺,長度較短、同樣刻有明暗光柵,另外再加上LED光源、透鏡、感測器等組件。

光學尺運作時,需和機台設備中的機構連動,並在副尺沿著主尺移動之下,透過二邊光柵的位移作用,在光線照射下產生明暗交替變化,再經由感測器接收,轉換為不同訊號。

機械式絕對型編碼器中有一個金屬圓盤,上面有許多同心圓環狀的開口,金屬圓盤固定在一個和主軸同步旋轉的絕緣圓盤上。編碼器的定子上有一組滑動接觸器,各接觸器放置在不同半徑的位置,對應金屬圓盤上對應半徑的開口。而金屬圓盤會連接到一電流源,當軸和圓盤一起旋轉時,依接觸器對應位置的不同,有些接觸器會接觸到金屬圓盤,有些不會,每個接觸器會連接到一個感測器,而金屬圓盤的開口有經過設計,可以將圓分為若干等分,每一等分都對應一個不重覆的二進制碼,二進制碼是由每個接觸器是否有電流而組成。

機械式絕對型編碼器一般會用電刷來當接觸器,因為電刷容易磨損.機械式絕對型編碼器並不常見。在一些低速的應用中比較會用到機械式絕對型編碼器。
光學式絕對型編碼器中也有一個會和主軸同步旋轉的圓盤,圓盤由玻璃或塑膠製成,其中有分為許多同心圓狀的透明及不透明的區域。在圓盤的兩側分別有光源及光感測器陣列,其讀到的資料可以表示圓盤的位置。一般會將讀到的資料傳送到微處理器,轉換為軸的位置。

增量型編碼器和絕對型編碼器不同,當轉軸旋轉時,增量型編碼器輸出會隨之變化,根據輸出變化可以檢測轉軸的旋轉量。絕對型編碼器有針對轉軸旋轉的位置給予編號,轉軸不動時根據其輸出的訊號可以求得其對應的位置,增量型編碼器無此功能,無法在轉軸不動時得到轉軸旋轉位置的資訊。

增量型編碼器可用來感測轉軸旋轉量的資訊,再由程式產生旋轉方向、位置及角度等資訊,增量型編碼器可以是線性的,也可以是旋轉型。增量型編碼器因為其低成本,以及其訊號容易轉換為運動相關的資訊(例如速度)等特性,是最廣為使用的編碼器。

增量型編碼器有機械式的及光學式的,機械式的編碼器需要對訊號處理抖動,一般用在消費性產品上的旋鈕。例如大部分家用及車用的收音機就是用增量型編碼器作為音量控制的旋鈕,一般機械式編碼器只適用在轉速不高的應用場合。光學式的編碼器則用在高速或是需要高精準度的場合。

 


資料來源: 中 時 電 子 報