德國海德漢HEIDENHAIN角度編碼器高精度應(yīng)用的HEIDENHAIN產(chǎn)品

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH開發(fā)和生產(chǎn)直線光柵尺、角度編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器、CNC數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)顯裝置，這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)床、自動化系統(tǒng)和計(jì)量領(lǐng)域。HEIDENHAIN產(chǎn)品還包括長度計(jì)、信號轉(zhuǎn)換器、測頭和測試設(shè)備。

詳細(xì)了解HEIDENHAIN解決方案的亮點(diǎn)，包括超高精度和可信賴的可重復(fù)性和高重復(fù)精度。高過程可靠性、高動態(tài)性能、操作簡單和高工作效率定讓您獲益匪淺。

HEIDENHAIN角度編碼器：旋轉(zhuǎn)軸的全面解決方案

HEIDENHAIN角度編碼器可高精度測量角度，精度可達(dá)數(shù)角秒。豐富的產(chǎn)品為不同應(yīng)用提供理想解決方案：封閉式編碼器設(shè)計(jì)堅(jiān)固，模塊型編碼器應(yīng)用靈活，還包括配精密軸承的角度編碼器模塊。因此，在不同應(yīng)用中都能實(shí)現(xiàn)過程的高可靠性和定位的高精度。

德國海德漢HEIDENHAIN角度編碼器內(nèi)置軸承角度編碼器

內(nèi)置軸承角度編碼器系統(tǒng)精度高，是苛刻應(yīng)用的理想選擇，例如機(jī)床和印刷機(jī)。

德國海德漢 HEIDENHAIN 角度編碼器工作原理

德國海德漢（HEIDENHAIN）作為精密測量領(lǐng)域的企業(yè)，其生產(chǎn)的角度編碼器憑借高精度、高可靠性等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、自動化設(shè)備等制造領(lǐng)域。角度編碼器是一種能夠?qū)C(jī)械角度位置轉(zhuǎn)換為電信號的精密測量裝置，其工作原理基于光電、電磁或電容等物理效應(yīng)，下面將從不同類型角度編碼器詳細(xì)解析其工作原理。

光電式角度編碼器工作原理

基本結(jié)構(gòu)

光電式角度編碼器主要由碼盤、光源、光電探測器、信號處理電路等部分組成。碼盤是其核心部件，通常由玻璃或金屬材料制成，表面刻有一系列明暗相間的編碼軌道，這些軌道按照一定的規(guī)律分布，形成不同的編碼圖案，如絕對式碼盤的二進(jìn)制編碼或增量式碼盤的均勻柵格。光源一般采用發(fā)光二極管（LED），用于產(chǎn)生穩(wěn)定的光信號；光電探測器則由多個光敏元件組成，用于接收透過碼盤的光信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號 。

HEIDENHAIN角度編碼器工作過程

當(dāng)碼盤隨著被測軸一起旋轉(zhuǎn)時，光源發(fā)出的光線透過碼盤上的透光區(qū)域照射到光電探測器上，光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，產(chǎn)生高電平；而當(dāng)光線被碼盤上的不透光區(qū)域遮擋時，光電探測器輸出低電平。這樣，碼盤的旋轉(zhuǎn)就被轉(zhuǎn)換為一系列高低電平變化的脈沖信號。對于增量式光電角度編碼器，碼盤上的柵格均勻分布，每旋轉(zhuǎn)一個柵格，光電探測器就會輸出一個脈沖信號，通過對脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，就可以計(jì)算出碼盤的旋轉(zhuǎn)角度和速度。例如，若碼盤上有 1000 個柵格，當(dāng)計(jì)數(shù)到 100 個脈沖時，就表示碼盤旋轉(zhuǎn)了 36°（360°÷1000×100）。

對于絕對式光電角度編碼器，碼盤上的編碼軌道按照二進(jìn)制或其他編碼方式排列，每個位置都對應(yīng)著的編碼。當(dāng)碼盤旋轉(zhuǎn)到某一位置時，光電探測器會輸出一組特定的二進(jìn)制編碼，通過對這組編碼進(jìn)行解碼，就可以直接確定碼盤的絕對角度位置，無需像增量式編碼器那樣進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù)，從而避免了斷電丟失數(shù)據(jù)等問題。

信號處理

光電探測器輸出的電信號通常比較微弱，且容易受到噪聲干擾，因此需要經(jīng)過信號處理電路進(jìn)行放大、濾波、整形等處理。放大電路用于提高信號的幅度，濾波電路可以去除高頻噪聲，整形電路則將不規(guī)則的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號，以便后續(xù)的計(jì)數(shù)和處理。此外，為了提高測量精度和抗干擾能力，海德漢光電式角度編碼器還采用了細(xì)分技術(shù)，即將一個脈沖信號細(xì)分為多個更小的脈沖，從而實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。

電磁式角度編碼器工作原理

HEIDENHAIN角度編碼器基本結(jié)構(gòu)

電磁式角度編碼器主要由感應(yīng)盤、激磁線圈、感應(yīng)線圈、信號處理電路等組成。感應(yīng)盤通常由鐵磁材料制成，表面刻有周期性變化的磁性圖案；激磁線圈用于產(chǎn)生交變磁場，感應(yīng)線圈則用于感應(yīng)磁場的變化并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

工作過程

當(dāng)激磁線圈通入交變電流時，會產(chǎn)生交變磁場，該磁場作用于感應(yīng)盤上。由于感應(yīng)盤表面的磁性圖案不同，會導(dǎo)致磁場在感應(yīng)盤上的分布發(fā)生變化。當(dāng)感應(yīng)盤隨著被測軸旋轉(zhuǎn)時，感應(yīng)線圈所處的磁場強(qiáng)度和方向也會發(fā)生周期性變化，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，感應(yīng)線圈中就會產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的大小和相位與感應(yīng)盤的旋轉(zhuǎn)角度密切相關(guān)。通過對感應(yīng)電動勢的大小和相位進(jìn)行檢測和分析，就可以計(jì)算出感應(yīng)盤的旋轉(zhuǎn)角度。

信號處理

感應(yīng)線圈輸出的感應(yīng)電動勢同樣是微弱的模擬信號，需要經(jīng)過信號處理電路進(jìn)行放大、濾波、解調(diào)等處理。放大和濾波過程與光電式編碼器類似，解調(diào)電路則用于從感應(yīng)電動勢中提取出與角度相關(guān)的信息。經(jīng)過處理后的信號可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便進(jìn)行角度的精確計(jì)算和顯示。

電容式角度編碼器工作原理

HEIDENHAIN角度編碼器基本結(jié)構(gòu)

電容式角度編碼器主要由定極板、動極板、信號處理電路等組成。定極板和動極板通常由金屬材料制成，它們之間形成電容。動極板與被測軸相連，能夠隨著被測軸一起旋轉(zhuǎn)。

工作過程

當(dāng)動極板隨著被測軸旋轉(zhuǎn)時，動極板與定極板之間的相對位置發(fā)生變化，根據(jù)電容的計(jì)算公式C=dεS

（其中C

為電容，ε

為介電常數(shù)，S

為極板正對面積，d

為極板間距），電容值會發(fā)生相應(yīng)的變化。通過檢測電容值的變化，就可以確定動極板的旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而得到被測軸的角度位置。例如，當(dāng)動極板旋轉(zhuǎn)使極板正對面積增大時，電容值增大；反之，電容值減小。

HEIDENHAIN角度編碼器信號處理

電容值的變化是一個微小的量，需要通過高精度的電容檢測電路將其轉(zhuǎn)換為電信號。常用的方法是將電容值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或頻率的變化，然后經(jīng)過放大、濾波、整形等處理，最終得到與角度相關(guān)的數(shù)字信號，實(shí)現(xiàn)角度的測量。

海德漢 HEIDENHAIN 角度編碼器通過上述不同類型的工作原理，將機(jī)械角度位置精確地轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)過一系列信號處理，為工業(yè)自動化等領(lǐng)域提供了可靠的角度測量解決方案。其高精度、高可靠性的性能得益于先進(jìn)的制造工藝和信號處理技術(shù)，能夠滿足各種高精度測量場合的需求。