绝对式光电编码器的结构和主要技术指标

绝对式光电编码器的编码盘由透明及不透明区组成，这些透明及不透明区按一定编码构成，编码盘上码道的条数就是数码的位数。图1(a)所示为一个4位自然二进制编码器的编码盘，若涂黑部分为不透明区，输出为“1”，则空白部分为透明区，输出为“0”，它有4条码道，对应每一条码道有一个光电元件来接受透过编码盘的光线。当编码盘与被测物转轴一起转动时，若采用n位编码盘，则能分辨的角度为

图1 绝对式光电编码器的结构示意图
1-光源 2-透镜 3-编码盘 4-狭缝 5-光电元件

自然二进制码虽然简单，但存在着使用上的问题，这是由于图案转换点处位置不分明而引起的粗大误差。例如，在由7转换到8的位置时光束要通过编码盘0111和1000的交界处(或称渡越区)。因为编码盘的制造工艺和光电元件安装的误差，有可能使读数头的最内圈(高位)定位位置上的光电元件比其余的超前或落后一点，这将导致可能出现两种极端的读数值，即1111和0000，从而引起读数的粗大误差，这种误差是绝对不能允许的。

为了避免这种误差，可采用格雷码(Gray code)图案的编码盘，表1给出了格雷码和自然二进制码的比较。由此表可以看出，格雷码具有代码从任何值转换到相邻值时字节各位数中仅有一位发生状态变化的特点。而自然二进制码则不同，代码经常有2-3位甚至4位数值同时变化的情况。这样，采用格雷码的方法即使发生前述的错移，由于它在进位时相邻界面图案的转换仅仅发生一个最小量化单位(最小分辨率)的改变，因而不会产生粗大误差。这种编码方法称作单位距离性码，是实用中常采用的方法。

表1 自然二进制码和格雷码的比较

绝对式光电编码器对应每一条码道有一个光电元件，当码道处于不同角度时，经光电转换的输出就呈现出不同的数码。它的优点是没有触点磨损，因而允许转速高，最外层缝隙宽度可做得更小，所以精度也很高，其缺点是结构复杂，价格高，光源寿命短。国内已有14位编码器的定型产品。

绝对式光电编码器的主要技术指标是：
(1)分辨率 分辨率指每转一周所能产生的脉冲数。由于刻线和偏心误差的限制，码盘的图案不能过细，一般线宽20μm～30μm。可采用电子细分的方法进一步提高分辨率，现已经达到100倍细分的水平。
(2)输出信号的电特性 表示输出信号的形式(代码形式，输出波形)和信号电平以及电源要求等参数称为输出信号的电特性。
(3)频率特性 频率特性是对高速转动的响应能力，取决于光电元件的响应和负载电阻以及转子的机械惯量。一般的响应频率为30kHz～80kHz，最高可达100kHz。
(4)使用特性 使用特性包括器件的几何尺寸和环境温度。外形尺寸由Φ30 mm～Φ200 mm不等，随分辨率提高而加大。采用光电元件温度差动补偿的方法其温度范围可达-5℃～ 50℃。