編碼器如何測位置、測轉速、測角加速度？

在電氣傳動系統中，是用來測量電機轉速及轉子位置核心部件。光電編碼器，它的轉軸和被測轉軸連在一起，由被測轉軸帶動它的轉軸轉動，然後將被測的物理量轉變為二進位制編碼或者一串脈衝。

就以光電編碼器來說進行細分又有三種類型，有增量式編碼器、絕對式編碼器、混合式編碼器。其中的增量式編碼器多用於轉軸轉速測量，絕對式編碼器多用於轉軸空間位置的測量，而混合式編碼器其實就是增量式編碼器和絕對式編碼器的組合體，後端是置入處理晶片的。所以說其實這三類編碼器都具有測量轉子轉速及空間位置的功能。

題目說的如何實現物理量的測量？這得從其原理出發。因此來說說增量式編碼器工作原理。

曾量式編碼器上圖是增量式編碼器的結構示意圖。被測轉軸帶動它的轉軸轉動從而使光電碼盤轉動。關鍵部位就是光電碼盤，在其周邊刻有節距相等的輻射狀窄縫，而且是兩組透明的檢測窄縫，這兩組透明的檢測窄縫是錯開1/4節距，因此兩個光電變換器輸出訊號在相位上相差90度。當工作時，鑑向盤不動的，只有主碼盤和其轉軸是跟被測轉軸一起轉動的，使發出的光源投射到主碼盤和鑑向盤上。

假如主碼盤的不透明區域和鑑向盤的透明窄縫對齊，投射光線是被全部遮擋的，此時編碼器輸出的電壓訊號是最小的。假如主碼盤的透明區域和鑑向盤透明窄縫對齊，投射光線是全部透過的，此時編碼器輸出的電壓訊號是最大的。

所以說增量式編碼器的主碼盤每轉一個刻度線週期，它就輸出一個近似正弦波電壓訊號，而且兩組光電變換器輸出電壓訊號相位差為90度。

看下圖，是增量式編碼器輸出波形上面不是說到有兩組光電變換器輸出訊號嗎？圖中的A和B就是輸出的兩組電壓訊號，屬於兩路正交脈衝。圖中的Z是一路零脈衝，它的作用是用來校正每轉編碼器產生的脈衝個數，將誤差控制在每轉之內，避免積累誤差的產生。

區別電機轉子旋轉方向，根據A和B這兩路脈衝訊號相位來判斷電機轉子是正轉還是反轉。但增量式編碼器有優點也有缺點，優點是實現小型化容易、結構簡單、響應速度快，缺點是掉電後容易丟資料，還容易積累誤差。

綜上所述，可利用增量式編碼器用於電機轉子轉速及轉子初始位置等檢測。

例如轉速測量；根據電機轉速錶達式n＝60•m/T•N可知，只要知道光電碼盤每轉輸出脈衝數N就可得知電機轉子轉速。

編碼器如何測位置、測轉速和角加速度，首先我們看下編碼器的功能它一般安裝在電機軸或者與之連線的絲桿上，電機帶動絲桿旋轉同時編碼器測量出旋轉訊號。透過這個旋轉訊號可以計算出電機的轉速，把旋轉訊號轉換成直線訊號能計算出平移速度以及位置資訊，如下圖所示，是我們裝置中常見的機械連線。

角加速度的計算都可以透過轉速得到，我們看下如何測量轉速訊號，編碼器輸出為脈衝訊號，在plc中可以透過高速計數器完成對其的採集，位置和脈衝是這樣轉換的呢，編碼器有一個解析度R就是轉一圈多少個脈衝，這裡就得知道絲桿螺距多少比如10mm，那麼一個脈衝對應的距離就是10/Rmm了。這樣我們就可以計算出位置所在了。轉速的測量我們可以根據公式得到：其中n為轉速，R為編碼器解析度，△p是單位時間△t(單位是ms)內採集的脈衝數。根據公式我們只需要在特定時間內知道編碼器輸出多少個脈衝即可。因為是高速脈衝，如果是plc必須透過中斷功能來計算。甚至我們可以使用脈衝密度專用指令來測量很方便準確。

角加速度的測量同樣根據如下圖的公式得到，其中α是角加速度，w是角速度根據轉速計算出。