光电编码器原理及应用电路是怎样的？今天无锡华尔圣编码器厂家来讲解下：

1. 光学编码器的原理

光电式编码器是通过光电转换将输出轴上机械几何位移量转换为脉冲或数字量的传感器. 这是目前使用zui多的传感器，光电编码器由光栅盘和光电检测装置组成。 格子盘是在一定直径的圆板上等分开多个长方形孔而成的。 由于光电编码器与电动机同轴，因此当电动机旋转时，光栅盘与电动机以相同的速度旋转，经由由发光二极管等电子部件构成的检测装置检测输出几个脉冲信号，其原理示意图如图1所示。 当前电机的转速可以通过对光电编码器每秒的输出脉冲数进行计数来反映。 另外，为了判断旋转方向，码盘可以提供90相位不同的旱牧铰链

根据检测原理，编码器可以分为光学式、磁性、感应式、静电容量式。 根据其刻度方法和信号输出形式，分为增量型、绝对型、混合型3种。

1.1增量型编码器

增量编码器直接利用光电转换原理，输出3组方波脉冲a、b、z相. a、b两组的脉冲相位差90海里雇佣军，仍然是比鲫鱼相每转1圈的脉冲，用于基准点的定位. 优点是原理简单，机器平均寿命在数万小时以上，抗干扰性高，可靠性高，适合长距离传输。 其缺点是无法输出轴旋转的绝对位置信息。

1.2绝对值编码器

绝对编码器是直接输出数字量的传感器，圆形代码板在半径方向上有多个同心代码信道，各信道由光透过的扇区和光不透过的扇区交替构成，相邻的代码信道的扇区数呈2倍的关系，因此，各信道的扇区数为2倍如果码盘位于不同的位置，则各受光元件根据有无受光而转换为对应的电平信号，从而形成二进制数。 该编码器的特征是，无需使用计数器，即可读出与在旋转轴的任意位置固定的位置对应的数字代码。 很明显，代码通道越多，分辨率越高，具有n位二进制分辨率的编码器在代码盘中需要n代码通道。 目前国内有16位绝对编码器产品。

绝对编码器以自然二进制或循环二进制(格雷码)方式进行光电转换。 绝对编码器与增量编码器不同，是一种能透过磁盘上的光，不透过光的线条画，绝对编码器可以有几个代码，通过读取代码磁盘上的代码来检测绝对位置。 的设计可以使用二进制代码、循环代码、二进制完成代码等。 其特点是：

1.2.1可以直接读取角度坐标的绝对值。1.2.2无累积误差

1.2.3电源切除后的位置信息不会丢失。 但是分辨率由2进制的位数决定，也就是说精度取决于位数，现在有10位数、14位数等多种类型。

1.3混合式绝对值编码器

输出用于检测磁极位置的信息组和具有绝对信息功能的信息组的混合绝对值编码器，另一组是完全相同的增量编码器的输出信息。

光电编码器是利用光电转换原理将输入到轴上的角度量转换为对应的电脉冲或数字量的角度(角速度)检测装置，具有体积小、精度高、工作可靠、接口数字化等优点。 广泛应用于数控机床、回转平台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测量等需要检测角度的装置和设备。

2 .光电编码器的应用电路

2.1 EPC-755A光电编码器的应用

EPC-755A光电编码器具有良好的使用性能，角度测量、位移测量时的抗干扰性优异，具有稳定可靠的输出脉冲信号，可以计数得到测量的数字信号。 因此，我们在开发汽车驾驶模拟器时，方向盘旋转角度的测量采用EPC-755A光电编码器作为传感器，其输出电路采用开路集电极型，输出分辨率采用360脉冲/转，汽车方向盘旋转为双向图2图示了光电编码器中实际使用的相位同步和双向计数电路，相位同步电路包括一个d触发器和两个与门，计数电路包括3个74LS193。

当光电编码器顺时针旋转时，通道a输出波形比通道b的输出波形前进90，d触发器输出q  (波形W1 )为高电平，q  (波形W2 )为低电平，上表面为与门打开，计数脉冲为当光电编码器逆时针旋转时，通道a输出波形比通道b的输出波形延迟90，d触发器输出q  (波形W1 )为低电平，q  (波形W2 )为高电平，上面与非门关闭，为高电平(波形W1 ) 计数脉冲通过(波形W4 )，发送到双向计数器74LS193的减法脉冲输入端CD，进行减法计数。

汽车方向盘顺时针和逆时针旋转时，其zui大旋转角度均为2圈半，选择分辨率为360脉冲/圈的编码器，其zui大输出脉冲数为900个，实际使用的计数电路由3个74LS193构成，系统接通电源时如上所述，当手柄顺时针旋转时，计数电路的输出范围为2048~2948，而当手柄逆时针旋转时，计数电路的输出范围为2048~1148。 计数电路的数据输出D0~D11被传送到数据处理电路。实际使用时，手柄经常顺时针和逆时针旋转。 由于存在量化误差，在长时间工作后，手柄返回时的计数电路的输出可能有几个单词偏移，而不是2048。 为了解决这个问题，增加了方向盘回拉中检测电路。 系统工作后，数据处理电路在模拟器处于非操作状态时，系统检测返回中检测电路，如果手柄处于返回中状态，计数电路的数据输出不是2048，则可以复位计数电路，重新设定初始值。

.2光电编码器在重力测量仪中的应用

采用旋转式光电编码器，将其旋转轴连接到重力测定器的校正旋钮轴上。 将重力测量仪中的补偿旋钮的角位移量转换为某个信号量的旋转编码器有绝对值编码器和增量型编码器2种。

增量编码器是以脉冲形式输出的传感器，其编码盘比绝对编码器编码盘简单得多，分辨率也高。 一般只需要三个条形码通道。 这里的码道实际上不具有绝对编码器码道的意义，而是产生计数脉冲。 其代码盘的外道和中间道有相同数量的透光性和不透光性扇形区域(光栅)，但两个扇区相互错开了一半的区域。 码轮旋转时，其输出信号是相位差为90的a相和b相的脉冲信号，以及从只有一条光透过狭缝的第三码道产生的脉冲信号(作为码轮的基准位置，向计数系统提供初始的零信号)。 可以根据a、b两个输出信号的相位关系(超前或滞后)判断旋转方向。 由图3(a  )可知，编码板正转时，a通道脉冲波形比b通道前进/2，反转时，a通道脉冲比b通道延迟/2。 图3(b  )是实际的电路，是在a通道整形波的下降沿单稳定地产生的正脉冲与b通道整形波的逻辑积，在编码板正转的情况下仅输出正方向的端口脉冲，仅输出反方向的端口脉冲。 因此，增量编码器根据输出脉冲源和脉冲计数来确定编码盘的旋转方向和相对角位移量。 通常，如果编码器中有n个(码道)输出信号，则其相位差为/N，可计数脉冲为2N倍光栅数，当前N=2。 图3的电路的缺点在于，当一个信号处于“高”或“低”电平，另一个信号处于“高”和“低”之间的往返变化状态时，编码板上不产生位移，但是会产生一个方向的输出脉冲。 例如，如果码盘发生抖动或手动对齐(在测量重力计时会出现这种情况)。

图4是可以在防止错误脉冲的同时提高分辨率的4倍频细分电路。 这里采用了具有存储功能的d型触发器和时钟发生电路。 从图4可以看出，由于各两个d触发器串联连接，所以在时钟脉冲间隔内，两个q端子(对应于b通道的74LS175的第2、7个管脚)维持前两个时钟期间的输入状态，如果两者相同，则维持时钟间隔否则，可以根据两者的关系判断其变化方向，生成“正方向”或“反方向”的输出脉冲。 如果某条道路因振动而在“高”、“低”之间往返变化，则会交替产生“正向”和“反向”脉冲。 这可以在对两个计数器取代数和时消除它们的影响(下一个机器的读数也与这一点有关)。 因此，时钟发生器的频率须大于振动频率的可能的zui大值。 如从图4可知，以原脉冲信号的周期得到4个计数脉冲。 例如，每转1次的脉冲数为1000的编码器可倍频4次的脉冲数为4000个，其分辨率为0.09。 实际上，现在这种传感器产品将光接收元件的输出信号放大整形等电路和传感元件封装在一起，所以只需要加上细分和计数电路就可以构成角位移测量系统(74159为4-16解码器)。

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