碼盤基礎知識
PC 碼盤：塑膠碼盤適合哪些場合
PC（聚碳酸酯）碼盤輕、不易碎、成本低，適合大批次生產；但它的熱膨脹係數約是鈉鈣玻璃的 7–8 倍，耐溫和精度也不如玻璃。本文用算例講清 PC 碼盤的長處和短處，以及它適合、不適合的場合。
拆開一臺印表機裡的小編碼器，常會看到一片輕薄的塑膠碼盤。它不像玻璃碼盤那樣怕摔，價格也低，可在高精度伺服馬達裡卻很少見到它。PC 碼盤適合用在哪裡，關鍵要看材料本身的脾氣。
PC 碼盤是什麼
PC 即聚碳酸酯，是一種透明、韌性好的工程塑膠。PC 碼盤多為透射式：基材透光，碼盤上的圖形遮光，讀數原理和玻璃碼盤一樣。
長處：輕、抗摔、便宜
- 輕：塑膠比玻璃輕，碼盤的轉動慣量小，對小馬達、小功率裝置友好。
- 不易碎：PC 有韌性，跌落和衝擊下不容易碎裂、崩邊，見圖1上半段。運輸、裝配時的損耗也少。
- 成本低：適合大批次、低成本的生產方式，單片成本有優勢。
短處一：熱脹冷縮大
PC 的線膨脹係數約 65–70 ×10⁻⁶/K，鈉鈣玻璃約 9，硼矽玻璃約 3.3。溫升 60 K 時，半徑 20 mm 處的半徑變化：
| 材料 | 半徑變化 |
|---|---|
| 硼矽玻璃 | 約 4.0 μm |
| 鈉鈣玻璃 | 約 10.8 μm |
| 不鏽鋼 | 約 19.2 μm |
| PC（按 70 計） | 約 84 μm |
碼盤均勻膨脹時，刻線的角度位置並不改變，問題出在別處：
- 和輪轂、軸脹得不一樣。假設碼盤和鋁輪轂在半徑 5 mm 處粘接，鋁的線膨脹係數約 23，溫升 60 K 時兩者半徑差約 (70 − 23) × 10⁻⁶ × 5 mm × 60 ≈ 14 μm。這個差值由膠層承受，反覆冷熱迴圈後可能引起應力、膠層滑移或偏心變化。
- 碼道整體向外移。溫升 60 K 時，半徑 20 mm 處的碼道外移約 84 μm。讀數頭不動，它對著的換成了原先靠內約 84 μm 的那圈材料，節距仍是 2πr ÷ N，不會和指示光柵失配；但碼道窄、或絕對式碼盤幾圈碼道並排時，徑向要留出這份餘量。
- 脹得不均勻。注塑收縮不均、受輪轂約束或內外溫差大時，各處脹得不一樣，刻線角度才會真正偏移。
短處二：耐溫、精度和表面
- 耐溫：PC 的軟化溫度比玻璃低得多，長期工作溫度要按具體材料確認，不適合靠近高溫熱源。
- 精度和線數：材料尺寸穩定性不如玻璃，又會吸收少量水分，所以 PC 碼盤一般用線上數不高、節距較大的場合。節距越大，同樣大小的不均勻變形佔節距的比例越小，影響越輕。
- 表面：PC 表面較軟，容易劃傷；丙酮等部分有機溶劑會讓 PC 表面發白甚至開裂，清潔前要確認溶劑是否適用。
適合哪些場合
| 場合特點 | PC 碼盤 | 玻璃碼盤 |
|---|---|---|
| 成本敏感、批次大 | 合適 | 成本較高 |
| 有跌落、衝擊風險 | 合適 | 需要注意防護 |
| 溫度變化大，要求高精度 | 不太合適 | 合適 |
| 線數高、節距小 | 受限 | 合適 |
典型的例子是印表機：字車用碼帶，走紙用碼盤，常為塑膠基材。其他對成本敏感、解析度要求不高的馬達測速和定位，也常考慮 PC 碼盤。
小結
PC 碼盤的長處是輕、不易碎、成本低，短處是熱膨脹大、耐溫和精度不如玻璃。線數不高、溫度變化不大、對成本敏感的場合，它很合適；要求高解析度、高精度或工作溫度高的場合，還是優先考慮玻璃或金屬碼盤。
延伸閱讀：ENC7 編碼器碼盤生產廠家（中文首頁） · 碼盤技術文庫
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