光電編碼器的工作原理是什么？

更新時(shí)間：2025-08-06

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光電編碼器是一種利用光電轉(zhuǎn)換原理將機(jī)械位移（如旋轉(zhuǎn)角度、直線位移）轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的裝置，其核心是通過(guò)光線的遮擋與透射變化來(lái)識(shí)別位置或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。以下是其詳細(xì)工作原理：

光電編碼器的工作依賴于四個(gè)關(guān)鍵部分的協(xié)同作用：

光源：通常為紅外發(fā)光二極管（LED），提供穩(wěn)定的平行光束。
碼盤(pán)：與運(yùn)動(dòng)部件（如電機(jī)軸）同步轉(zhuǎn)動(dòng)的透明圓盤(pán)，表面刻有規(guī)律排列的明暗條紋（透光區(qū)與不透光區(qū)），條紋的密度決定了編碼器的精度（如每圈 1024 條條紋）。
光柵（遮光盤(pán)）：固定不動(dòng)的薄片，與碼盤(pán)條紋圖案匹配，用于過(guò)濾雜光并確保光線僅通過(guò)特定區(qū)域。
光敏元件：如光電二極管或光電三極管，接收透過(guò)碼盤(pán)和光柵的光線，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)。

以旋轉(zhuǎn)式光電編碼器（最常見(jiàn)類型）為例，其工作步驟如下：

光線發(fā)射：光源發(fā)出的光線垂直照射到碼盤(pán)上。
碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)與光線調(diào)制：
當(dāng)碼盤(pán)隨機(jī)械軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其表面的明暗條紋會(huì)交替遮擋或透射光線 ——

光信號(hào)轉(zhuǎn)電信號(hào)：
光敏元件根據(jù)接收的光線強(qiáng)度變化（有無(wú)光線），輸出對(duì)應(yīng)的電信號(hào)（高電平 / 低電平）。碼盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)條紋間距，光敏元件就會(huì)輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。
信號(hào)處理：
電脈沖信號(hào)經(jīng)放大、整形后，傳輸給控制系統(tǒng)（如 PLC、單片機(jī)），系統(tǒng)通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖數(shù)量計(jì)算位移量（如旋轉(zhuǎn)角度 = 脈沖數(shù) × 單條紋對(duì)應(yīng)角度），通過(guò)脈沖頻率計(jì)算速度（如轉(zhuǎn)速 = 脈沖頻率 / 每圈條紋數(shù)）。