光電編碼器的工作原理主要基于光電轉換和光柵衍射原理，實現位移到數字的變換。以下是其詳細工作原理：

一、基本組成

光電編碼器主要由光源、光碼盤（也稱光柵盤）和光敏元件組成。光碼盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔（或其他形狀），這些孔和透光部分形成規(guī)律的光柵圖案。

二、工作原理

1. 光電轉換：

• 光源發(fā)出光線，光線通過光碼盤上的透光部分和孔照射到光敏元件上。

• 光敏元件接收到的光通量隨透光線條同步變化，這種變化被轉換為電信號的變化。

2. 光柵衍射與信號生成：

• 當光碼盤隨被測工作軸（如電機軸）一起轉動時，光敏元件會感受到光線的明暗變化。

• 這些明暗變化被光敏元件轉換為電信號的強弱變化，這些電信號近似于正弦波。

• 經過整形和放大等處理，這些正弦波信號被轉換為脈沖信號。

3. 位置與速度測量：

• 通過計數器計量脈沖的數目，可以測定旋轉運動的角位移。

• 通過計量脈沖的頻率，可以測定旋轉運動的轉速。

三、增量式與絕對式編碼器

光電編碼器根據輸出信號的特性，主要分為增量式編碼器和絕對式編碼器。

1. 增量式編碼器：

• 直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相。

• A、B兩組脈沖相位差90度，用于判斷旋轉方向。

• Z相為每轉一個脈沖，用于基準點定位。

• 增量式編碼器的優(yōu)點是原理構造簡單，機械平均壽命長，抗干擾能力強，可靠性高，適合長距離傳輸。但其缺點是無法輸出軸轉動的絕對位置信息。

2. 絕對式編碼器：

• 碼盤采用絕對值編碼，每個位置都有一個唯一的標識碼。

• 光源產生的光線通過透鏡變成平行光線，照射在碼盤上。

• 根據碼盤上透明和不透明區(qū)域的排列方式，光線被接收或不被接收，從而輸出相應的電信號。

• 通過讀取這些電信號，可以直接確定碼盤軸的位置，實現角位移的絕對值測量。

綜上所述，光電編碼器通過光電轉換和光柵衍射原理，將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量，從而實現對位置、速度和角度的精確測量。