海德汉 ECA 4490F（1073291-09）光栅测量原理与信号输出

一、产品概述

二、光栅测量基本原理

1. 光栅刻线与分度

• 编码器由光栅圆栅（码盘）与扫描单元组成。

• 光栅圆栅沿圆周精密刻制大量等间距栅线，形成明暗相间的光栅条纹。

• 角度分辨率与精度由栅线密度与后续信号处理共同决定。

2. 光电扫描过程

• 扫描单元内置光源、准直透镜、指示光栅与光电接收元件。

• 光源发出的光线经过准直，透过光栅与指示光栅形成莫尔条纹。

• 当光栅相对扫描单元旋转时，莫尔条纹产生周期性光强变化。

• 光电元件将光信号转换为周期性电信号，完成光→电转换。

3. 非接触测量优势

• 光栅与扫描单元之间无机械摩擦、无磨损。

• 测量精度不受磨损影响，长期运行稳定性高、寿命长。

• 适合高速旋转与高精度定位场合。

三、角度测量与位置解算原理

1. 角度与栅距对应关系

   每一组栅线对应一个固定角度增量。

   编码器旋转一圈，输出固定数量的正弦 / 余弦周期信号，系统通过周期计数 + 细分得到当前角度位置。
2. 高精度细分技术

   海德汉专用细分专用电路对原始正弦信号进行高倍细分，将一个栅距进一步细分为分辨率步距，

   从而实现超高精度角度显示与位置控制。
3. 增量式测量特点

• 输出为相对位置信号，上电后需执行回零 / 参考点操作建立基准。

• 实时输出位置变化信息，响应快、适合闭环控制。

四、信号输出形式与特点

1. 标准增量信号

• A、B 通道：互为 90° 相位差的方波或差分正弦信号

• 用于判断旋转方向与计算角度 / 转速

• A 超前 B 为正向，B 超前 A 为反向

2. 参考信号 / 零位信号（R）

• 每圈输出一个或多个参考脉冲

• 用于系统回零、找基准、位置校准

3. 电气接口与抗干扰

• 通常采用TTL 差分输出（RS422）或1Vpp 正弦差分信号

• 差分信号抗干扰能力强，适合长距离传输与工业现场环境

• 信号稳定、失真小，保证高速与高精度工况下可靠工作

4. 信号处理与系统对接

• 信号直接接入数控系统、伺服驱动器、PLC 高速计数模块

• 系统对 A、B 信号进行四倍频 / 细分 / 计数，实时计算角度与速度

• 实现位置闭环控制、定位精度补偿、角度显示等功能

五、精度保障核心要点

• 光栅刻线采用光刻级高精度加工，栅距均匀性优异。

• 光电扫描与信号放大电路高度集成，温漂小、稳定性高。

• 非接触结构无机械磨损，长期使用精度不衰减。

• 完善的屏蔽与差分输出设计，强抗电磁干扰能力。