金屬碼盤：抗衝擊的反射式碼盤

金屬碼盤多用不鏽鋼做基材，拋光的鏡面是反射區，粗糙或吸光的部分是非反射區，讀數頭靠兩者反射率的差別讀出訊號。它抗衝擊、耐振動、可以做薄，但對平面度和表面狀態更敏感。本文講清它的結構、優點和使用注意事項。

裝置振動大、偶爾會受衝擊，或者馬達後端留給編碼器的軸向空間只有幾毫米，這時玻璃碼盤就有點為難：玻璃脆，怕衝擊，也不容易做得很薄。金屬碼盤正是為這類場合準備的，它多用不鏽鋼做基材，走的是反射式光路。

一片不鏽鋼，兩種表面

金屬不透光，所以金屬碼盤不靠“透光、不透光”，而靠“反射、不反射”來形成圖形：

• 反射區：拋光的鏡面。光照上去按反射定律射向一個方向，正好被讀數頭的接收器收到。
• 非反射區：要麼是粗糙的表面，把光向四面八方散開；要麼是一層吸光的低反射膜，把光吃掉。兩種做法都能用微影和蝕刻做出精細圖形。

碼盤轉動時，光斑交替落在兩種表面上，接收器得到一亮一暗的訊號，見圖1。

訊號對比度取決於兩種表面的反射率之差。用調製度 M = (Imax − Imin) ÷ (Imax + Imin) 算一下：假設反射區送回的光為 1、非反射區為 0.1，M = 0.9 ÷ 1.1 ≈ 0.82；如果非反射區做得不好、送回 0.3，M 就降到約 0.54。所以非反射區“夠不夠暗”和反射區“夠不夠亮”同樣要緊。

優點：抗衝擊、能做薄

• 抗衝擊、耐振動：金屬有韌性，受衝擊時不會像玻璃那樣崩邊、碎裂。
• 可以做薄：薄片仍有足夠強度，適合軸向空間緊的結構。
• 單側讀數：反射式的光源和接收器在碼盤同一側，讀數頭不必跨過碼盤，裝配空間更靈活。
• 與金屬輪轂更匹配：不鏽鋼的線膨脹係數約 16–17 ×10⁻⁶/K，鋁合金約 23；比起鈉鈣玻璃的約 9，與鋁輪轂之間的熱膨脹差更小。

注意事項一：平面度

薄金屬片容易翹曲。反射式讀數對間隙比較敏感，碼盤翹曲時，讀數間隙會隨轉角起伏，訊號幅值也跟著波動，見圖2。

另外，反射面傾斜 α，反射光會偏轉 2α，光斑可能偏離接收器。所以金屬碼盤的平面度、裝配後的端面跳動都要控制好。

注意事項二：表面狀態

反射式訊號直接取決於表面的反射率。指紋、油膜、氧化、劃傷都會改變反射率，讓訊號變弱或不均勻。不鏽鋼雖然耐腐蝕，拋光鏡面仍然怕汙染：拿取要戴手套或指套、只碰邊緣，儲存要防潮，清潔要用合適的方法。

溫度變化也要考慮：不鏽鋼碼盤溫升 60 K 時，半徑 20 mm 處約脹 19.2 μm，對反射式讀數頭的間隙會有影響。

適合哪些場合

• 振動、衝擊較大的裝置；
• 軸向空間緊、需要薄型結構的馬達和模組式編碼器；
• 碼盤和讀數頭分開安裝、需要單側讀數的結構。

需要很高線數和精度時，玻璃碼盤仍然更常見，選型時可以和碼盤廠一起權衡。

小結

金屬碼盤用不鏽鋼做基材，靠拋光鏡面和粗糙或吸光表面的反射率差形成訊號。它抗衝擊、耐振動、可以做薄，代價是對平面度和表面狀態更敏感。用好金屬碼盤，關鍵在控制好翹曲、保護好鏡面。

延伸閱讀：ENC7 編碼器碼盤生產廠家（中文首頁） · 碼盤技術文庫

關於我們：晶正光電專注編碼器碼盤研發製造，玻璃、金屬、PC 碼盤均可按圖客製。

官網：https://enc7.com

© 廊坊晶正光電技術有限公司 版權所有，未經書面許可不得轉載、摘編。本文藉助 AI 輔助創作。