什么是编码盘,编码盘的种类

编码盘

编码盘或编码尺是一种通过直接编码进行测量的元件，它直接把被测转角或直线位移转换成相应的代码，指示其绝对位置。这种测量方式没有积累误差，电源切除后位置信息也不丢失。

编码盘的工作原理

编码盘或编码尺是一种按一定的编码形式，如二进制编码，二—十进制编码、格莱码或余三码等，将一个圆盘或直尺分成若干等分，并利用电子、光电或电磁器件，把代表被测位移量大小的各等分上的编码转换成便于应用的其他二进制表达方式的测量装置。下面以接触式编码盘为例说明其工作原理。
图4-24是一个4位二进制编码盘，图中涂黑部分是绝缘的。码盘的外4圈按导电为“1”、绝缘为“0”组成二进制码。通常，我们把组成编码的各圈称为码道。对应4个码道并排安装有4个电刷，电刷经电阻接到电源正极。编码盘的最里一圈是公用的，与4个码道上的导电部分连在一起，而与绝缘部分断开，该圈接到电源的负极(地)。编码盘的转轴与被测对象连在一起(如机床丝杠)，编码盘的电刷则装在一个不随被测对象一起运动的部件(如机床本体)上。当被测对象带动编码盘一起转动时，根据与电刷串联的电阻上有无电流流过，可用相应的二进制代码表示。如图4-24(b)所示，若编码盘沿顺时针方向转动，就可依次得到0000，0001，0100，…，1111的二进制输出。
用图示二进制代码做的编码盘，由于编码盘制作方面的误差以及由于电刷的安装不准确，有误差，个别电刷微小地偏离其设计位置，将造成很大的测量误差。

图 4-24 编码盘

图4-25四位二进制编码盘展开图
图4-25是图4-24的4位二进制编码盘的展开图。当电刷在图4-25(a)所示位置时，该读数应是由1011向1100过渡。
若各电刷严格保持在一条直线上且编码盘制作无误差，读数也就无误差；若电刷安装不准或编码盘制作有误差，如电刷安装位置如图4-25(b)中白色所示，则读数可能会由1011先到1000，再到1100。类似于这种情况，对于4位二进制编码盘，由于电刷错位会产生从0(0000)到15(1111)之间的读数误差，一般称这种误差为“非单值性误差”。消除这种误差有两种方法。一种方法是采用双电刷，即在编码盘的不同位置上分别安装一组电刷，并且当一组电刷位于过渡线上时，另一组电刷一定位于两个过渡线中间。这样，根据两组电刷的空间位置和测得的编码值进行比较判断，可推算出正确的测量值。另一种方法是采用特殊代码即循环码。图4-26表示的是一个4位二进制循环码的光电

图4-25二进制循环编码盘
 
 
编码盘，循环码是无权码，其特点为相邻两个代码间只有一位数变化，即“0”变为“1”或“1”变为“0”，这样，由于电刷安装不准确而产生的误差最多不超过一个编码单位，故误差大大减小。4位二进制编码盘的一个编码单位所对应的角度为360°／16=22.5°。

编码盘的种类
从结构上讲，编码盘有接触式、电磁式和光电式等类型。
接触式编码盘的优点是简单，体积小，输出信号强，不需放大；缺点是存在电刷的磨损问题，故寿命短，转速不能太高(几十转／分)，而且精度受到最高位(最内圈上)分段宽度的限制。目前，电刷最小宽度可做到0.1mm左右。最高位每段宽度可达0.25mm，最多可做到位二进制(一般9位)。如果要求位数更多的话，可用两个编码盘构成组合码盘。例如，用两个6位编码盘组合起来，其中一个作精测，一个作粗测，精盘转一圈，粗盘最低位刚好移过一格。这样就可得到和11位或12位相当的编码盘。既达到了扩大位数、提高精度的目的，又避免了分段宽度小所造成的困难。
光电编码盘是目前用得较多的一种。该编码盘由透明与不透明区域构成。转动时，由光电元件接收相应的编码信号。其优点是没有接触磨损，编码盘寿命长，允许转速高，而且最内层每片宽度可做得更小，因而精度较高。单个编码盘可做到18位二进制数，组合编码盘可达22位。缺点是结构复杂，价格高，光源寿命短。
电磁式编码盘是在导磁性较好的软铁或坡莫合金圆盘上，用腐蚀的方法做成相应码制的凹凸图形。当有磁通穿过编码盘时，由于圆盘凹下去的地方磁导小，凸起的地方磁导大，其在磁感应线圈上产生的感应电势因此而不同，因而可区分“0”和“1”，达到测量转角的目的。电磁式编码盘也是一种无接触式的编码盘，具有寿命长、转速高等优点。其精度可达到很高(达20位左右的二进制数)，是一种有发展前途的直接编码式测量元件。