德國海德漢HEIDENHAIN角度編碼器高精度應用的HEIDENHAIN產品
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH開發(fā)和生產直線光柵尺、角度編碼器、旋轉編碼器、CNC數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)顯裝置，這些產品廣泛應用于機床、自動化系統(tǒng)和計量領域。HEIDENHAIN產品還包括長度計、信號轉換器、測頭和測試設備。
詳細了解HEIDENHAIN解決方案的亮點，包括超高精度和可信賴的可重復性和高重復精度。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，精度可達數(shù)角秒。豐富的產品為不同應用提供理想解決方案：封閉式編碼器設計堅固，模塊型編碼器應用靈活，還包括配精密軸承的角度編碼器模塊。因此，在不同應用中都能實現(xiàn)過程的高可靠性和定位的高精度。
德國海德漢HEIDENHAIN角度編碼器內置軸承角度編碼器
內置軸承角度編碼器系統(tǒng)精度高，是苛刻應用的理想選擇，例如機床和印刷機。
德國海德漢 HEIDENHAIN 角度編碼器工作原理
德國海德漢（HEIDENHAIN）作為精密測量領域的企業(yè)，其生產的角度編碼器憑借高精度、高可靠性等優(yōu)勢，廣泛應用于數(shù)控機床、自動化設備等制造領域。角度編碼器是一種能夠將機械角度位置轉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，下面將從不同類型角度編碼器詳細解析其工作原理。
光電式角度編碼器工作原理
基本結構
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，并將其轉換為電信號 。
HEIDENHAIN角度編碼器工作過程
當碼盤隨著被測軸一起旋轉時，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換為電信號，產生高電平；而當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，碼盤的旋轉就被轉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，通過對脈沖信號進行計數(shù)，就可以計算出碼盤的旋轉角度和速度。例如，若碼盤上有 1000 個柵格，當計數(shù)到 100 個脈沖時，就表示碼盤旋轉了 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制或其他編碼方式排列，每個位置都對應著的編碼。當碼盤旋轉到某一位置時，光電探測器會輸出一組特定的二進制編碼，通過對這組編碼進行解碼，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行累計計數(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，因此需要經過信號處理電路進行放大、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)則的信號轉換為標準的方波信號，以便后續(xù)的計數(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分技術，即將一個脈沖信號細分為多個更小的脈沖，從而實現(xiàn)更高的分辨率。
電磁式角度編碼器工作原理
HEIDENHAIN角度編碼器基本結構
電磁式角度編碼器主要由感應盤、激磁線圈、感應線圈、信號處理電路等組成。感應盤通常由鐵磁材料制成，表面刻有周期性變化的磁性圖案；激磁線圈用于產生交變磁場，感應線圈則用于感應磁場的變化并產生感應電動勢。
工作過程
當激磁線圈通入交變電流時，會產生交變磁場，該磁場作用于感應盤上。由于感應盤表面的磁性圖案不同，會導致磁場在感應盤上的分布發(fā)生變化。當感應盤隨著被測軸旋轉時，感應線圈所處的磁場強度和方向也會發(fā)生周期性變化，根據(jù)電磁感應原理，感應線圈中就會產生相應的感應電動勢。感應電動勢的大小和相位與感應盤的旋轉角度密切相關。通過對感應電動勢的大小和相位進行檢測和分析，就可以計算出感應盤的旋轉角度。
信號處理
感應線圈輸出的感應電動勢同樣是微弱的模擬信號，需要經過信號處理電路進行放大、濾波、解調等處理。放大和濾波過程與光電式編碼器類似，解調電路則用于從感應電動勢中提取出與角度相關的信息。經過處理后的信號可以轉換為數(shù)字信號，以便進行角度的精確計算和顯示。
電容式角度編碼器工作原理
HEIDENHAIN角度編碼器基本結構
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。
工作過程
當動極板隨著被測軸旋轉時，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)生相應的變化。通過檢測電容值的變化，就可以確定動極板的旋轉角度，進而得到被測軸的角度位置。例如，當動極板旋轉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換為電信號。常用的方法是將電容值的變化轉換為電壓或頻率的變化，然后經過放大、濾波、整形等處理，最終得到與角度相關的數(shù)字信號，實現(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，將機械角度位置精確地轉換為電信號，并經過一系列信號處理，為工業(yè)自動化等領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的制造工藝和信號處理技術，能夠滿足各種高精度測量場合的需求。
