码盘基础知识
PC 码盘：塑料码盘适合哪些场合
PC（聚碳酸酯）码盘轻、不易碎、成本低，适合大批量生产；但它的热膨胀系数约是钠钙玻璃的 7–8 倍，耐温和精度也不如玻璃。本文用算例讲清 PC 码盘的长处和短处，以及它适合、不适合的场合。
拆开一台打印机里的小编码器，常会看到一片轻薄的塑料码盘。它不像玻璃码盘那样怕摔，价格也低，可在高精度伺服电机里却很少见到它。PC 码盘适合用在哪里，关键要看材料本身的脾气。
PC 码盘是什么
PC 即聚碳酸酯，是一种透明、韧性好的工程塑料。PC 码盘多为透射式：基材透光，码盘上的图形遮光，读数原理和玻璃码盘一样。
长处：轻、抗摔、便宜
- 轻：塑料比玻璃轻，码盘的转动惯量小，对小电机、小功率设备友好。
- 不易碎：PC 有韧性，跌落和冲击下不容易碎裂、崩边，见图1上半段。运输、装配时的损耗也少。
- 成本低：适合大批量、低成本的生产方式，单片成本有优势。
短处一：热胀冷缩大
PC 的线膨胀系数约 65–70 ×10⁻⁶/K，钠钙玻璃约 9，硼硅玻璃约 3.3。温升 60 K 时，半径 20 mm 处的半径变化：
| 材料 | 半径变化 |
|---|---|
| 硼硅玻璃 | 约 4.0 μm |
| 钠钙玻璃 | 约 10.8 μm |
| 不锈钢 | 约 19.2 μm |
| PC（按 70 计） | 约 84 μm |
码盘均匀膨胀时，刻线的角度位置并不改变，问题出在别处：
- 和轮毂、轴胀得不一样。假设码盘和铝轮毂在半径 5 mm 处粘接，铝的线膨胀系数约 23，温升 60 K 时两者半径差约 (70 − 23) × 10⁻⁶ × 5 mm × 60 ≈ 14 μm。这个差值由胶层承受，反复冷热循环后可能引起应力、胶层滑移或偏心变化。
- 码道整体向外移。温升 60 K 时，半径 20 mm 处的码道外移约 84 μm。读数头不动，它对着的换成了原先靠内约 84 μm 的那圈材料，节距仍是 2πr ÷ N，不会和指示光栅失配；但码道窄、或绝对式码盘几圈码道并排时，径向要留出这份余量。
- 胀得不均匀。注塑收缩不均、受轮毂约束或内外温差大时，各处胀得不一样，刻线角度才会真正偏移。
短处二：耐温、精度和表面
- 耐温：PC 的软化温度比玻璃低得多，长期工作温度要按具体材料确认，不适合靠近高温热源。
- 精度和线数：材料尺寸稳定性不如玻璃，又会吸收少量水分，所以 PC 码盘一般用在线数不高、节距较大的场合。节距越大，同样大小的不均匀变形占节距的比例越小，影响越轻。
- 表面：PC 表面较软，容易划伤；丙酮等部分有机溶剂会让 PC 表面发白甚至开裂，清洁前要确认溶剂是否适用。
适合哪些场合
| 场合特点 | PC 码盘 | 玻璃码盘 |
|---|---|---|
| 成本敏感、批量大 | 合适 | 成本较高 |
| 有跌落、冲击风险 | 合适 | 需要注意防护 |
| 温度变化大，要求高精度 | 不太合适 | 合适 |
| 线数高、节距小 | 受限 | 合适 |
典型的例子是打印机：字车用码带，走纸用码盘，常为塑料基材。其他对成本敏感、分辨率要求不高的电机测速和定位，也常考虑 PC 码盘。
小结
PC 码盘的长处是轻、不易碎、成本低，短处是热膨胀大、耐温和精度不如玻璃。线数不高、温度变化不大、对成本敏感的场合，它很合适；要求高分辨率、高精度或工作温度高的场合，还是优先考虑玻璃或金属码盘。
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