光电编码器原理及应用电路

1、 先洱透僦3盘透馋先敏元佯放大整恋 1、光电编码器原理 光电绸码器，就是一种通过光电转换WW3出轴上得机械几何位移重转换成脉冲或数字重得传感器.这就是目 前应用最多得传感器，光电编码器就是由光栅盘与光电检测装置组成。光栅盘就是在一定直径得國板上等 分地开通若干个长方形孔.由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时光栅盘与电动机同速旋转，经发光二 极管等电子元件组成得检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如圉1所示;通过计算每秒光电编码 器输出脉冲得个数就能反映当前电动机得转速。此外，为判断旋转方向,码盘还可提供相位彳目差90度得脉 冲信号. 图1光电编码戢原理示尊图 图1光电縊码器原理示意图

2、根据检测原理编码器可分为光学式、磁式、感应式与电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为墳重 式、绝对式以及混合式三种。 1、1瑁重式编码器 增量式编码器就是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B与Z相;A、B两组脉冲相位差90度得 脉冲信号,Z相为每转一个脉冲，用于基准庶定位。它得优点就是原理构造简单,机械平均寿命可在几万”时 以上抗干扰能力强，可靠性哥适合于长距离传输。其缺点就是无法输出轴转动得绝对位置信息。 1、2绝对式编码器 绝对编码器就是直接输出数字重得传感器，在它得圆形码盘上沿径向有若干同心码直每条道上由透光与不 透光得扇形区相间组成,相邻码道得扇区数目就是双倍关系，码 盘上

3、得码道数就就是它得二进制数码得位埶 在码盘得一侧就是光源另一侧对应每一码道有_光敏元件;当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照 与否转换出相应得电平信号形成二进制数。这种编码器得特点就是不要计数器，在转轴得任意位置都可读 出一个固定得与位置相对应得数字码。显然，码道越多方辨率就趣哥 对于一个具有N位二进制分辨率得编 码器，其码盘必须有N条码道目前国内已有16位得绝对编码器产品 绝对式编码器就是利用目然二进制或循环二进制（葛菜码）方式进行光电转换得。绝对式编码器与堵量式编 码器不同之处在于圆盘上透光、不透光得线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上得编码，检测 绝对位置。编码得设计可

4、采用二进制码、循环码、二进制补码等。它得特点就是： 1、2、1可以直接读出角度坐标得绝对值； 1、2、2没有累积误差； 1、2、3电源切除后位置信息不会丟失.但就是分辨率就是由二进制得位数来决启得,也就就是说精度取决 于位数，目前有10位.14位等多种。 1、3混合式绝对值绸码器 混合式绝对值编码器它输出两组信息:一组信息用于检测磁极位帝有绝对信息功能；另一组贝烷全同瑁量式编码器得输出信息. 光电编码器就是一种角度（角速度）检测装琶它将输入给轴得角度垦利用光电转换原理转换成相应得电脉 冲或数字量具有体积|精度高，工作可靠，接数字化等优点.它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、 机器人、雷达、

5、军事目标测走等需要检测角度得装置与设备中. 2、光电编码器得应用电路 2、1 EPC - 755A光电编码器得应用 EPC - 755A光电编码器具备良好得使用性能,在角度测重、位移测重时抗干扰能力很弭井具有稳定可霏得 输出脉冲信号，且该脉冲信号经计数后可得到被测重得数字信号。因此,我们在硏制汽车笃驶模拟器时，对方 向盘旋转角度得测ft选用EPC - 755A光电编码器作为传感器，其输出电路选用隼电极开路型,输出分辨率选 用360个脉冲/圈,考虑到汽车方向盘转动就是双向得，既可顺时针旋转也可逆时针旋转，需要对编码器得输 出信号鉴相后才能计数。图2给出了光电絹码器实际使用得鉴相与双向计数电路，鉴

6、相电路用1个D解发 器与2个与非门组成，计数电路用3片74LS193组成。 OVT-L 0U7-B CHTT-A N2 OUT-X OUT-B VI TLK V2 =0 順时针疑转 逆时针旋转 D4D5D6D7 D0D1D2D3TCUICD P0P1P2P3CVCDCLMR 战光电编玛器鉴相计数电路 当光电编码器顺时针旋转时通道A输出波形超前通道B输出波形90fD触发器输出Q（波形W1）为高电 平Q（波形W2）为低电平，上面与非门打开廿数脉冲通过（波形W3）.送至双向计数器74LS193得加脉冲输 入端CU.进行加法计数;此时，下面与非门关闭，其输出为高电平（波形W4）.当光电编码器逆时毛十旋

7、转时，通 道A输出波形比通道B输出波形延迟901D触发器输出Q（波形W1）为低电平,Q（波形W2）为高电平，上面 与非门关闭甚输出为高电平（波形W3）;此时下面与非门打开，计数脉冲通过（波形W4）,送至双向计数器 74LS193得减脉冲输入端CD,进行减法计数。 汽车方向盘时针与逆时针旋转时其最大旋转角度均为两圈半，选用分辨率为360个脉冲/圈得编码器具 最大输出脉冲数为900个;实际使用得计数电路用3片74LS193组成在系统上电初始化时,先对其进行复 位（CLR信号）再将其初值设为800H,即2048（LD信号）;如此,当方向盘顺时针旋转时，计数电路得输出范围 为2048 2948,当方向

8、盘逆时针旋转时，计数电路得输出范围为2048 1148;计数电路得数据输出D0 D11送至数据处理电路。 实际使用时方向盘烦繁地进行顺时针与逆时针转动，由于存在重化误差工作较长一段时间后,方向盘回中时 计数电路输出可能不就是2048,而就是有几个字得偏差;为解决这一问逼我们堵加了一个方向盘回中检测 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，系统检测回中检测电路，若方向盘处于回中状 态，而计数电路得数据输出不就是204否则 可以根据两者关系判断出它得变化方向，从而产生正向或反向输出脉冲。当某道由于振动在哥、低间往 复变化时，将交替产生正向与反向脉冲，这在对两个计数器取代数与时就可消

9、除它们得影响（下面仪器得 读数也将涉及这点）.由此可见，时钟发生器得坝率应大于振动频率得可能最大值。由图4还可瞧也在原一 个脉冲信号得周期内,得到了四个计数脉冲。例如，原每圈脉冲数为1000得编码器可产生4倍频得脉冲数就 是4000个其分辨率为0、09。实际上，目前这类传感器产品都将光敏元件输出信号得放大整形等电路与 传感检测元件封装在一起所以只要加上细分与计数电路就可以组成一个角位移测量系统（74159就是 4-16译码器）。 其她资料： 编码器如以信号原理来分，有堵量型绸码器，绝对型编码器。 瑁重型编码器（旋转型） 工作原理: 由一个中心有轴得光电码盘其上有环形通、暗得刻线,有光电发射与接

10、收器件读取，获得四组正弦波信号组 合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度）将C、D信号反向塵加在A、 B两相上，可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位. 由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还就是B相在前，以判别编码器得正转与反转通过零位脉冲, 可获得编码詔号零位参考位。 编码器码盘得材料有玻璃.金属、塑料玻璃码盘就是在玻璃上沉积很薄得刻线,其热稳定性好精度咼金属 码盘直接 以通与不通刻线不易碎，但由于金属有一定得厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃得差一个数重级， 塑料码盘就是经济型得，其成本低但精度、热稳定性、寿命均要差一些.

11、分辨率一编码器以每旋转360度提供多少得通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般 在每转分度570000线。 信号输出： 信号输出有正弦波（电流或电压）方波（TTL、HTL）摩电极开路（PNP、NPN）推拉式多种形式甚中TTL为长 线差分驱动（对称A,A-;B,B-ZZ）,HTL也称推拉式推挽式输出,编码器得信号接收设备接口应与编码器对 应. 信号连接一编码器得脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机,PLC与计算机连接得模块有彳氐速模块与高速 模块之分，开关频率有低有高。 如单相联接用于单方向计数，单方向测速。 A、B两相联接,用于正反向计数、判断正反向与测速。 A、B、Z三相

12、联接,用于帯蔘考位修正得位置测重。 A、A,B、B,Z、乙连接,由于带有对称负信号得连接,电流对于电缆贡献得电磁场为0,衰减最小，抗干扰最隹 可传输较远得距离。 对于TTL得芾有对称负信号输出得编码器，信号传输距离可达150米. 对于HTL得帝有对称负信号输出得编码器，信号传输距离可达300米。 堵量式编码證号问题： 堵量型编码器存在零点累计误差抗干扰较差,接收设备得停机需断电记忆，开机应找零或参考位等问题，这些 问题如选用绝对型编码器可以解决. 瑁量型编码器得F应用: 测遶测转动方向,测移动角度、距离（相对）。 绝对型编码器（旋转型） 绝 对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线.8线、16线编排，这样，在编码 器得