光电编码器的应用_光电扫描技术和测角系统组成
光电编码器的原理及应用
光电编码器的原理及应用光电编码器是一种精密测量设备，常用于测量旋转角度或线性位置。
它通过光电传感器和编码盘之间的互动来实现测量。
本文将介绍光电编码器的原理、构造和应用。
一、原理光电编码器的工作原理基于光电传感器对编码盘上光学标记的检测。
编码盘通常由透明和不透明的区域组成。
当光线照射到编码盘上时，透明和不透明的区域将交替出现在光电传感器面前，从而导致光电传感器输出脉冲。
光电编码器的输出脉冲数与编码盘上的光学标记数目相关。
通常，编码盘上的光学标记数越多，输出脉冲数就越多，从而实现更精确的位置测量。
此外，光电编码器还可通过增量编码或绝对编码方式进行测量。
二、构造光电编码器通常由光学系统、编码盘、信号处理电路和接口电路组成。
光学系统包括光源和光电传感器，用于发射和接收光线。
编码盘作为测量对象，用于生成光学标记。
信号处理电路负责对光电传感器输出的脉冲信号进行处理和解码。
接口电路用于将处理后的信号输出给外部设备。
光电编码器的结构形式主要有旋转式和直线式两种。
旋转式编码器适用于旋转轴测量，常见的有光栅编码器和光学电子编码器。
直线式编码器适用于直线位移测量，常见的有线性光栅编码器和直线电子编码器。
三、应用光电编码器在工业控制、机械加工、自动化系统等领域中有广泛的应用。
1. 位置测量：光电编码器可用于测量机械设备的旋转角度或线性位移，例如机床的进给系统、机器人的关节角度等。
其高精度和稳定性使得测量结果可靠准确。
2. 运动控制：光电编码器可作为反馈装置用于闭环控制系统中，实现对机械设备运动的精确控制。
通过实时监测位置变化，可以对运动过程进行调整和优化，提高生产效率。
3. 位置校准：光电编码器可在传感器灵敏度高、分辨率高的情况下，对其他传感器的测量结果进行校准。
例如，在无人驾驶领域中，光电编码器可用于对雷达或摄像头的测量结果进行校准，提高车辆的定位准确性。
4. 导航系统：光电编码器可用于导航系统中船舶、飞行器等航行过程的航向或航行距离的测量。
光电编码器的特性及应用(精)
光电编码器的特性及应用
日期: 2010-5-12 5:21:43 浏览: 0 来源: 学海网收集整理作者: 佚名
摘要：文中简介了光电编码器的工作原理，阐述了光电编码器的分类及其特性，列举了光电编码器的应用电路，分析了光电编码器应用中的问题并提出改进措施。
关键词：编码器原理特性应用电路改进措施
1.光电编码器的工作原理
光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆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的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。
......。
光电编码器工作原理
光电编码器工作原理光电编码器是一种用于测量角度、位置和速度的重要装置。
它通过将光、电信号转化为数字信号来实现对物体的测量。
本文将介绍光电编码器的工作原理及其应用。
1. 光电编码器的基本原理光电编码器由光电传感器和编码盘两部分组成。
光电传感器接收光信号，并将其转化为电信号；编码盘是一种有规律的图案，由光和暗交替排列而成。
当光线射到编码盘上时，光电传感器会感受到由光和暗交替引起的光信号变化，并将其转化为电信号。
根据编码盘图案的不同，光电编码器可分为增量式和绝对式两种类型。
2. 增量式光电编码器的工作原理增量式光电编码器的编码盘上通常有两个光栅，分别为A相和B相。
A相光栅上的光信号与B相光栅上的光信号具有一定相位差。
当光电传感器接收到A相和B相信号后，可以通过信号的变化来判断物体的运动方向和速度。
当物体顺时针转动时，A相和B相信号的触发顺序为A→B→A'→B'；当物体逆时针转动时，触发顺序为A'→B'→A→B。
通过记录触发信号的次数和顺序，可以测量出物体的角度和速度。
3. 绝对式光电编码器的工作原理绝对式光电编码器在编码盘上添加了位移码和同步码。
位移码用于测量物体的具体位置，而同步码用于确定当前位置的起点。
通过读取编码盘上的位移码和同步码，光电传感器可以准确地确定物体的角度、位置和速度。
绝对式光电编码器的精度高，但制造成本也较高。
4. 光电编码器的应用领域光电编码器广泛应用于机器人、数控机床、电子设备等领域。
在机器人领域，光电编码器可用于测量机器人关节的角度和位置，实现精确的运动控制。
在数控机床领域，光电编码器可用于控制工件的位置、速度和加速度，确保加工的精度和稳定性。
在电子设备领域，光电编码器可用于调节电机的转速和位置，实现设备的精准控制。
总结：光电编码器是一种重要的测量装置，通过将光、电信号转化为数字信号来实现对物体的测量。
根据编码盘的不同，光电编码器可分为增量式和绝对式两种类型。
光电编码器的原理及应用
光电编码器的原理及应用光电编码器是一种常见的传感器设备，用于将物理运动转换为电信号，通过测量位置、速度和角度等参数来监测和控制运动系统。
本文将介绍光电编码器的工作原理和常见的应用领域。
一、光电编码器的工作原理光电编码器由光电传感器和编码盘组成。
光电传感器通常是由发光二极管（LED）和光敏元件（如光电二极管或光电二极管阵列）组成，放置在编码盘的两侧。
编码盘上有一系列等距分布的透明和不透明区域，当物体运动时，光电编码器监测到编码盘上透明和不透明区域之间的光变化。
当LED发射出光线照射到光电编码器的编码盘上时，光线会穿透透明区域，而被不透明区域所遮挡。
光敏元件接收到光线的强度变化，将其转化为电信号。
通过分析这些电信号，我们可以获取到运动物体的位置、速度以及方向等信息。
二、光电编码器的应用领域1. 机械工业光电编码器在机械工业中广泛应用于运动控制系统，如数控机床、工业机器人和自动化生产线等。
通过使用光电编码器，可以实现对机械设备的高精度位置测量和运动控制，提高生产效率和产品质量。
2. 医疗设备在医疗器械领域，光电编码器可用于精确测量和控制医疗设备的运动，如手术机械臂、X射线机和CT扫描等。
通过光电编码器的应用，可以确保医疗设备的准确性和安全性，提高医疗诊断和治疗的效果。
3. 汽车工业光电编码器在汽车工业中被广泛用于车辆的电子稳定控制、传动系统和方向盘位置检测等方面。
通过对车辆各部件的精确测量和控制，可以提高行驶安全性和驾驶舒适度。
4. 电子设备光电编码器也被应用于电子设备中，如光学鼠标、打印机和数码相机等。
光电编码器可以测量光标在表面上的位置，通过对光标位置的检测，可以实现精确的光学定位和跟踪功能。
三、总结光电编码器是一种常见的传感器设备，通过将物理运动转换为电信号，实现对运动系统的监测和控制。
光电编码器的工作原理是利用光敏元件对光线的强度变化进行测量和转换。
光电编码器在机械工业、医疗设备、汽车工业和电子设备等领域有着广泛的应用，可以提高产品的精确性、性能和安全性。
光电编码器的介绍
光电编码器的介绍光电编码器（Optical Encoder）是一种由光电开关和编码盘组成的测量装置，用于测量旋转运动或线性运动的位置、速度和方向。
它是将机械运动转换为电信号的传感器，广泛应用于工业自动化系统、机床、医疗设备、机器人等领域。
光电编码器的工作原理是通过光电开关检测光电信号来实现位置和运动的测量。
它由一个光电开关和一个编码盘组成。
编码盘上有一个或多个刻有光透过孔和光遮挡槽的轨道，当编码盘旋转或移动时，光电开关会检测到光透过孔或光遮挡槽，从而产生相应的光电信号。
这些光电信号经过处理电路被转换成电信号，通过计数器或编码器读取，最终获得位置、速度和方向信息。
1.高精度：光电编码器的精度通常可以达到极高的水平，一般在几微米或更小的范围内。
这使得它在需要高精度测量的应用中得到广泛使用，如机床、机器人、印刷设备等。
2.高分辨率：光电编码器具备高分辨率的特点，可以提供更细腻的位置和速度测量。
高分辨率使得光电编码器在需要准确控制位置和速度的应用中得到广泛应用，例如自动导航、精密定位等。
3.快速响应：光电编码器可以实时检测光透过孔或光遮挡槽，从而能够快速响应运动状态的变化，使得它在需要快速反馈和控制的应用中得到广泛应用，如自动调节、速度控制等。
4.高可靠性：光电编码器采用非接触式测量方式，与传统的机械式测量装置相比，具有更长的使用寿命和更低的故障率。
同时，光电编码器具备抗干扰能力强、防尘、防水等特点，适用于各种恶劣环境和工作条件。
5.无需校准：光电编码器的安装和使用非常简单，通常无需进行校准，只需将其安装在需要测量的位置上即可。
这大大减少了安装和维护的时间和成本。
增量式编码器是一种周期性输出脉冲信号的编码器，其输出脉冲的数目与旋转角度或位移成正比。
通过对脉冲信号进行计数、计算和运算，可以获得位置和速度信息。
增量式编码器常用于需要持续测量和监控位置和速度变化的应用中。
绝对式编码器通过在编码盘上刻上固定的编码序列来实现位置测量，每个位置都有唯一的编码码，从而可以准确地确定位置。
光电编码器分类及作用
光电编码器分类及作用光电编码器是一种将位置信息转化为数字信号的装置，由光电传感器和编码盘组成，可以用于测量物体的位置、速度、角度等参数。
根据不同的测量原理和应用领域，光电编码器可以分为几种不同的分类。
下面将介绍几种常见的光电编码器分类及其作用。
一、增量式光电编码器增量式光电编码器是测量物体位置变化的一种常用装置。
它通过将旋转或线性运动转化为光脉冲信号的方式，来测量物体的位置变化和速度。
光电编码器中的编码盘上有一系列的刻线，传感器通过感应这些刻线上的反射光来测量位置变化。
由于编码盘上刻线的数量有限，所以测量范围有一定的上限。
增量式光电编码器特点是测量范围较小，测量精度较高，适用于精密仪器和传感器等领域。
增量式光电编码器的工作原理是通过感应编码盘上的光信号，并将其转化为电信号。
一般来说，编码盘上的光信号是由两个光栅和一个光电传感器组成的。
光栅上的光线会被编码盘上的刻线阻挡或通过，使得光电传感器能够产生相应的电信号。
根据光电传感器产生的电信号波形和频率变化，可以计算出物体的位置和速度。
增量式光电编码器的作用主要体现在对位置和速度的测量上。
它可以实时监测物体的运动状态，并输出与之相对应的信号，供控制系统进行处理和反馈。
在机械制造、机器人、自动化生产线等领域中，增量式光电编码器被广泛应用于位置控制、速度调节、运动监测等方面。
二、绝对式光电编码器相对于增量式光电编码器，绝对式光电编码器能够直接读取物体的绝对位置信息，不需要通过计数来计算。
它可以在任意位置开始测量，不会因断电或重新启动而丢失数据。
绝对式光电编码器的编码盘上有多条同心圆，每条同心圆上有不同数量或形状的刻线，通过感应这些刻线的反射光来测量绝对位置。
绝对式光电编码器特点是测量范围大，测量精度较高，适用于需要直接读取位置信息的应用场合。
绝对式光电编码器的工作原理是通过感应编码盘上的光信号，并将其转化为二进制编码，从而得到物体的绝对位置。
编码盘上的光信号是由多个光栅和光电传感器组成的，每个光栅上的刻线数量和排列方式都不同，对应不同的二进制编码。
光电编码器的应用与发展
光电编码器的应用与发展光电编码器是一种能够将物理位置转换为电信号的装置，并可以用于测量和控制系统中。
它由光电传感器和数字信号输出电路组成，光电传感器用于转换物理位置到光信号，数字信号输出电路用于将光信号转换为电信号输出。
光电编码器具有高分辨率、高速度、高精度和高可靠性等优点，因此在多种行业中得到广泛应用，并有着不断的发展和创新。
1.机械加工和自动化：光电编码器能够精确测量机械设备的位置和速度，对于控制和监测机械加工过程非常重要。
在自动化生产线上，光电编码器可以用于实现精确位置控制、速度反馈和机器人运动控制等。
2.电子设备：光电编码器常用于电子设备中，如打印机、扫描仪和数码相机等。
它可以测量和控制打印头的位置和速度，实现高精度的打印和扫描。
3.仪器仪表：光电编码器可以用于测量和控制仪器仪表中的旋转轴的位置和速度。
例如，光学旋转编码器可以用于控制光学望远镜的转动，以实现精确的观测和测量。
4.机器人和自动导航：光电编码器在机器人和自动导航系统中起到重要作用。
它可以用于测量和控制机器人的关节位置和速度，实现精确的姿态控制和路径规划。
1.高分辨率和高精度：随着科技的不断发展，对于测量和控制的要求越来越高。
光电编码器在分辨率和精度方面得到了极大的提升，可以达到亚微米的级别，并且具有极高的重复性和稳定性。
2.高速度和高稳定性：光电编码器可以实现高速度的测量和控制，能够满足高速运动和高频率信号的要求。
同时，光电编码器的稳定性得到了改善，能够在恶劣环境下正常工作。
3.多功能和智能化：现代光电编码器不仅可以实现基本的位置和速度测量，还可以实现多种功能，如角度测量、加速度测量和力矩测量等。
同时，光电编码器也越来越智能化，能够通过通信接口与其他设备进行数据交换和控制。
4.小型化和集成化：随着微电子技术的发展，光电编码器越来越小型化和集成化，可以集成到电子设备和机械装置中，减少了系统的体积和重量。
总之，光电编码器作为一种重要的测量和控制装置，在多个领域中得到广泛应用，并且不断地发展和创新。
光电编码器的原理与应用
位置检测装置作为数控机床的重要组成部分，其作用就是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号相比较。
光电编码器就是一种旋转式位置传感器，在现代数控伺服系统中广泛应用于角位目前生产和使用的数控机床大多采用的是半闭环控制方式，大多数的系统生产厂家均将位置编码器内置于驱动电机端部，间接测量执行部件的实际位置或位移。
TP212.1 文献标识码：A 文章编号：1006-883X(2010)02-0016-05光电编码器是一种旋转式位置传感器，在现代伺服系统中广泛应用于角位移或角速率的测量，它的转轴通常与被测旋转轴连接，随被测轴一起转动，能将被测轴的角位移转换成二进制编码或一串脉冲。
光电编码器分为绝对式和增量式两种类型。
增量式光电编码器具有结构简单、体积小、价格低、精度高、响应速度快、性能稳定等优点，应用更为广泛。
在高分辨率和大量程角速率／位移测量系统中，增量式光电编码器更具优越性。
绝对式编码器能直接给出对应于每个转角的数字信息，便于计算机处理，但当进给数大于一转时，须作特别处理，而且必须用减速齿轮将两个以上的编码器连接起来，组成多级检测装置，2 3 4 5 6711/4节距，以使A、B两个光电变换器的输出信号在相位上相差90°。
工作时，鉴向盘静止不动，主码盘与转轴一起转动，光源发出的光投射到主码盘与鉴向盘上。
当主码盘上的不透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线被全部遮住，光电变换器输出电压为最小；当主码盘上的透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线全部通过，光电变换器输出电压为最大。
主码盘每转过一个刻线周期，光电变换器将输出一个近似的正弦波电压，且光电变换器A、B的输出电压相位差为90°。
光电编码器的光源最常用的是自身有聚光效果的发光二极管。
当光电码盘随工作轴一起转动时，光线透过光电码盘和光栏板狭缝，形成忽明忽暗的光信号。
光敏元件把此光信号转换成电脉冲信号，通过信号处理电路后，向数控系统输出脉冲信号，也可由数码管直接显示位移量。
光电编码器m法
光电编码器m法光电编码器是一种常用于测量和控制系统中的设备，它能够将旋转或线性运动转化为电信号，从而实现位置控制和运动监测。
本文将详细介绍光电编码器的原理、种类、应用以及未来发展方向。
一、原理光电编码器的工作原理是通过光电效应将运动转换为电信号。
它由一个光源、光栅、受光器和电路部分组成。
光源发出光线，光栅上刻有一系列等距的透明和不透明条纹，当光线通过光栅时，会被透明和不透明条纹交替遮挡，从而在受光器上形成光斑的变化。
受光器将光斑的变化转换为电信号，并经过电路处理后输出。
二、种类根据测量方式的不同，光电编码器可以分为绝对式和增量式两种。
1. 绝对式光电编码器：绝对式光电编码器能够直接输出物体的位置信息，且不受外部环境的影响。
它们通常使用多个光栅，每个光栅对应于一个位，通过将位之间的相对位置与光斑的变化进行对比，确定物体的具体位置。
由于能够直接获得位置信息，绝对式光电编码器广泛应用于需要高精度测量和定位的领域。
2. 增量式光电编码器：增量式光电编码器只能获得位置信息的变化量，无法直接得知物体的绝对位置。
它们通常包含一个光栅和一个参考信号，通过比较光斑的变化与参考信号的相对位置来判断物体的运动方向和速度。
增量式光电编码器的优势在于成本较低，适用于一般的位置监测和速度控制应用。
三、应用光电编码器广泛应用于各类测量和控制系统中，包括机械制造、自动化设备、医疗器械等。
以下是其中一些常见的应用领域：1. 机床和数控机械：光电编码器可用于测量机床的工作台、刀架和进给轴的位置，实现精密加工和定位控制。
2. 电梯和升降机：光电编码器可用于测量电梯和升降机的位置，监测运行状态和提供精确的楼层显示。
3. 机器人和自动化设备：光电编码器可用于机器人的运动控制、位置测量和姿态调整，实现自动化生产。
4. 医疗器械和精密仪器：光电编码器可用于医疗设备的运动定位和手术导航，提高手术精度和安全性。
四、未来发展方向随着科技的不断进步，光电编码器也在不断发展和改进。
光电编码器的特性和应用完整文档
光电编码器的特性和应用完整文档(可以直接使用，可编辑完整文档，欢迎下载）光电编码器的特性及应用摘要：文中简介了光电编码器的事情原理，论述了光电编码器的分类及其特性，列举了光电编码器的应用电路，阐发了光电编码器应用中的问题并提出改造步伐。
1.光电编码器的事情原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机器多少位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上平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的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过盘算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反应当前电动机的转速。
别的，为判断旋转偏向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。
凭据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感到式和电容式。
凭据其刻度要领及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及殽杂式三种。
1.1增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90º，从而可方便地判断出旋转偏向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。
它的优点是原理结构简单，机器平均寿命可在几万小时以上，抗滋扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。
其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
1.2绝对式编码器绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍干系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于差别位置时，各光敏元件凭据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。
这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个牢固的与位置相对应的数字码。
显然，码道越多，辨别率就越高，对付一个具有 N位二进制辨别率的编码器，其码盘必须有N条码道。
光电编码器的原理与应用
光电编码器的原理与应用摘要：光电编码器是测量数控机床角速率和角位移的主要仪器，其本质是一种旋转式位置传感器，在现代伺服系统中应用较为广泛。
光电编码器类型有增量式光电编码器和绝对式光电编码器两种，前者凭借结构件点、精度高、经济性好、使用稳定等优点，得到更为广泛的应用。
笔者从两种光电编码器入手，简述就其工作原理和应用。
关键词：光电编码器；工作原理；实际应用；脉冲光电编码器主要用于测量现代伺服系统中的角速率和角位移，是一种常见的传感器设备，主要分为增量式光电编码器和绝对式光电编码器两种类型。
增量式光电编码器在精度、经济性、使用稳定性等方面占据相对优势，尤其在高分辨率系统中表现优异；绝对式光电编码器结构较为复杂、成本较高，测量结果便于计算机进行处理。
一、光电编码器基本工作原理分析（一）增量式光电编码器增量式光电编码器的主要构件结构如图一所示，其中光电码盘与转轴相连。
一般来说，码盘主要使用玻璃材料制成，表面镀有金属铬层，边缘处具有透光狭缝。
光电编码器主要功能构件包括主码盘、光学系统、鉴向盘以及光电变化器四部分内容。
主码盘边缘均匀刻有辐射状窄缝，从而形成分布均匀的透明及不透明区域。
鉴向盘位置与主码盘平行放置，鉴向盘表面刻有透明检测窄缝两组。
在光点编码器工作时，主码盘、转轴开始转动，鉴向盘保持静止，光电编码器内部光源将光投射至主码盘及鉴向盘上。
当主码盘转动至其表面不透明区域与鉴向盘表面透明窄缝重合时，光线无法透过，此时光电变换器拥有最小输出电压；反之，则光线可全部透过，此时光电变换器拥有最大输出电压。
当主码盘完成一个周期刻线旋转时，光电变换器的输出电压波形呈正弦波形态。
通过光电转换原理即可输出相应的方波脉冲，两组脉冲相位差固定为90°，通过脉冲分析，即可得出相应的测量数据。
（二）绝对式光电编码器绝对式光电编码器是一种直接输出数字量的传感设备，其内部主码盘沿径向设施有同心码道若干，每条码道均由透光扇形区域及不透光扇形区域组成，相邻的码道扇形区域在数目上具有固定的双倍关系。
光电编码器特性及其应用(最全)word资料
光电编码器特性及其应用(最全)word资料光电编码器的特性及应用（转）摘要：文中简介了光电编码器的工作原理，阐述了光电编码器的分类及其特性，列举了光电编码器的应用电路，分析了光电编码器应用中的问题并提出改进措施。
关键词：编码器原理特性应用电路改进措施1.光电编码器的工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆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的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。
根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。
根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
1.1增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90º，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。
它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。
其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
1.2绝对式编码器绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；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的电平信号，形成二进制数。
这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。
光电编码器在测速系统中的应用
光电编码器在测速系统中的应用【摘要】：光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，这是目前应用最多的传感器之一。
【关键词】：光电编码器；DSP；测速1. 光电编码器的基本原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，这是目前应用最多的传感器之一。
光电编码器每转输出600个脉冲，五线制。
其中两根为电源线，三根为脉冲线(A相、B相、Z)。
电源的工作电压为（+5～+24V）直流电源。
光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆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的检测装置检测输出若干脉冲信号。
光电编码器的工作原理如图 1 所示，在圆盘上有规则地刻有透光和不透光的线条，在圆盘两侧，安放发光元件和光敏元件。
当圆盘旋转时，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲，码盘上有相标志，每转一圈输出一个脉冲。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差为90 的两路脉冲信号。
A线用来测量脉冲个数,B线与A线配合可测量出转动方向，N为电机转速。
Δn=ND测-ND 理，如图1所示。
2. 光电编码器的测速原理采用光电编码器完成反馈控制的原理如图2所示。
光电编码器与电动机主轴直接联接，从而使编码器转速与电机完全一致。
其工作原理是: 光电编码器随电机旋转，产生与转速成正比的两相(A相、B 相) 相差90°相位角的正交编码脉冲。
如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转，否则为反转。
A 线用来测量脉冲个数，B线与A线配合可测量出转动方向。
由此可测出电机转速与转向。
光电编码器在低速时输出脉冲数较少，按一般的方法应用很难保证精确性。
为了提高测量精度和分辨率，除选用高分辨的光电编码器外，还可以将编码器的输出脉冲进行多倍频细分，再由计数器对产生的多倍频脉冲信号进行计数。
光电编码器详解
光电编码器光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。
根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
绝对脉冲编码器:APC 增量脉冲编码器:SPC1.光电编码器原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆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的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的脉冲信号。
1.1 增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。
增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。
它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。
一般来说，增量式光电编码器输出A、B两相互差 90度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号），从而可方便地判断出旋转方向。
同时还有用作参考零位的Z相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志信号。
标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。
增量式光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。
码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期；检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。
光电编码器的特性及应用电路分析
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载光电编码器的特性及应用电路分析地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容光电编码器的特性及应用摘要：文中简介了光电编码器的工作原理，阐述了光电编码器的分类及其特性，列举了光电编码器的应用电路，分析了光电编码器应用中的问题并提出改进措施。
1.光电编码器的工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆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的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。
根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。
根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
1.1增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90º，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。
它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。
其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
1.2绝对式编码器绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；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的电平信号，形成二进制数。
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(a)
(b)
图11 钢鼓光栅和钢带光栅示意图
长春光机所最近开发了一种准绝对式高精度编 码器， 如图 12 所示。 中孔 Φ140 mm、 密珠轴系、 整 装结构、 光电信号采用反射式干涉扫描技术、 内含 处理电路、 分辨力 360°/226、 RS422 标准 UART 串行 角度数据接口， 是专门为满足目前国内绝大多数大 型转台的应用而进行的开发设计。
实心轴
空心轴
小型
图8 光电编码器光机部分示意图
无论空心轴结构还是实心轴结构， 轴与壳体分 别承载着前面提到的基准光栅和扫描光栅， 由于间 隙很小且间隙不能有大的变化， 所以， 轴相对于壳 体只能是转动关系， 沿轴方向的串动要控制， 垂直 轴径向的剪切力也要控制。 因此， 系统安装设计一 定要考虑弹性连接。 图 9 是用于实心轴的弹性连轴 器， 另一种常用的连接方式是采用弹簧片， 如图 10 所示。
平行光 基准光栅
扫描光栅
光电接收器
图1 光电扫描原理示意图
对测量基准的扫描是非接触的， 因此没有磨 损。 光电扫描可检测到非常精细的的栅线， 扫描产 生对应于栅线周期的正弦光电信号。
简单地说， 成像光电扫描原理是用透射光产生 信号。 两个相同栅距的光栅-基准光栅和扫描光栅 彼此相对运动， 这种光栅相互作用的光学现象称为 莫尔条纹。 扫描光栅的基体Байду номын сангаас明， 测量基准光栅也 透明。 当平行光穿过扫描光栅时， 在一定距离处形 成明暗区。 具有相同栅距的光栅就位于该位置处。 当两个光栅相对运动时， 穿过光栅的光得到调制。
(a)
(b)
图7 光机部分和电路部分图
图9 弹性连轴器
弹簧片
实心轴编码器 弹簧片
被测轴
被测轴 空心轴编码器 图10 弹簧片连接方法示意图
在稍大型的转台系统中， 空心轴一般用于走电 缆或走光路， 甚至轴内有更多的内容时， 就需要编 码器的结构有大的中孔。 这时， 通常要求编码器的 分辨力和精度都较高， 必然地， 所选择的结构应具 有大直径、 大中孔、 窄环带的特点， 图 11(a)所示的钢 鼓光栅[3-4]呈现优势， 如果钢鼓光栅还不够大， 也可采 用钢带光栅围成足够大的编码器， 如图 11(b)所示。
这种单场扫描技术的光电接收器采用的是栅状 感光器， 相邻 （该距离很小） 的感光器信号相位差 90°， 同相位的感光器组成同一组， 接收同相位的信 号。 对于斑点形状的污染会同时作用到 4 个感光器， 污染的差别较小， 通过差分处理， 共模差被抑制，
读数头 窗口
衍射光栅 （狭缝）
光栅 图5 干涉扫描原理示意图
小， 有时甚至间隙只有 0.01 mm 左右， 使这种编码 器的结构特性受到限制。 2.2 四场成像扫描
如图 2 所示， 精码信号 4 个， 四场狭缝光栅的 起点与基准光栅周期起点的相互距离差为栅距的 1/4。 相 应 光 电 接 收 器 产 生 正 弦 信 号 ， 彼 此 相 位 差 90° ， 波形如图 3 所示， 位置信号周期即基准光栅的栅距。
四场成像扫描采用 4 只独立的感光器， 接收器 技术简单， 用于单场扫描的这种栅状感光器比较复 杂， 经过 “光加工” 才能制作完成。 单场扫描掩膜 狭缝光栅的栅距与基准光栅的栅距有固定差值， 如 果平面圆光栅装配偏心， 狭缝栅距与基准栅距的固 定差会有微小的变化， 直接影响信号的质量。 影响 随着偏心的增大而增大， 半径增大影响减小， 当半 径为无限大时成为光栅尺， 因此， 单场扫描用于光 栅尺优势明显。 2.4 干涉扫描原理
每场扫描光栅由多线条组成， 多线条共同作用 产生积分效应， 轻微的脏点污染可被积分效应滤波， 具有一定的抗污染能力。
四场信号经共模差分处理， 生成两路正交 （相 差 90°） 信号， 这 两 路 信 号 用 来 识 别 运 动 方 向 和 细
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第27卷 第12期 Vol.27 No.12 分[2]。 正交信号是光电编码器非常重要的部分， 信号 的质量直接影响到产品的精度。 这部分内容将在后 续文章中详细介绍。
可分为增量式、 绝对式和准绝对式。 从分类源于角度测量基准的角度了解了编码器的部分原理后， 要了解如
何从角度测量基准上获得角度数据， 为此， 介绍了光电编码器的核心技术— ——光电信号扫描原理。 另外， 说
明了不同种类产品的系统组成； 对结构特点和输出信号进行了总结。 结构特点关系到应用系统的结构设计，
原理实现了柱面光栅信号的获取。 为了在应用方案中选取合适的光电编码器， 需
要了解其原理和结构特点。 本文继 “光电编码器应 用综述-分类源于角度测量基准[1]” 介绍部分 原理之 后， 为如何从角度测量基准上获得角度数据， 介绍 了 光 电 编 码 器 的 核 心 技 术— ——光 电 信 号 扫 描 原 理 。 这一技术说明了产品是 “如何制做” 的。 为了说明 “做成了是什么样的” 问题， 本文仅从不同种类产品 的系统组成出发， 对结构特点和输出信号进行了总 结。 结构特点关系到应用系统的结构设计， 信号特 点关系到应用系统的用途和电器系统接口的二次开 发设计。 有关细分技术、 产品的分辨力、 精度、 误差
反射光线先经过扫描掩膜， 狭缝栅距与基准光 栅的栅距相同。 光束穿过扫描掩膜狭缝时， 被衍射 为光强近似的-1、 0 和+1 三级光。 相对运动使第一 级的衍射光产生相位移， 光电检测器将这些交变的 光强变化转化成电信号。
干涉扫描信号基本没有高次谐波， 能进行高倍 率细分， 即信号质量较高。 因此， 这种方案适用于 高分辨率和高精度应用。 干涉扫描狭缝间隙较大， 例如， Renishaw 的反射干涉扫描读数头间隙安装要 求 0.8±0.1 (mm)， 其相对 宽 松 的 安 装 公 差 使 它 具 有 较好的结构性能。 采用干涉扫描， 可使透射变为反 射， 实现了柱面光栅信号的获取 （从圆柱侧面反射 式读取光栅信号）。
高分辨力的增量式编码器的接口， 通常是提供 与基准光栅的栅距周期对应的模拟量正弦和余弦信 号， 或加上与模拟量对应的方波信号， 如图 13 所示。
编码器
接口信号
应用系统
光机电信息
OME Information
单元（如图 14(b)所示）内部集成了增量计数电路，如此 进行系统的设计就方便了许多， 只要更多地考虑接 口兼容问题。 也有像 Heidenhain 和 Renishaw 的产品 系列， 有对应其增量式产品的专用增量计数电路， 处理电路的接口按其内部的标准。
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光机电信息
OME Information
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3 测角系统组成
3.1 结构特点 光电编码器最基本的原理结构如图 6 所示。
光机结构 光电信号 光机部分
处理电路 接口 电路部分
图 6 光电编码器基本原理图
光机结构和光电信号总是组合在一起。 有些产 品的电路和光机部分组合在一起 （整装结构）， 如图 7(a)所示。 有些产品电路部分单独设计一个 “电控处理 箱”， 如图 7(b)所示。 光机部分外形如图 8 所示。
基准光栅光电信号的获取， 最早是采用成像扫 描技术， 这种技术适应于粗栅距的光栅， 当光栅密 度到 20 μm 以内时， 工程上就不太适合采用成像扫 描技术。 干涉扫描技术适用于高密度光栅， 这种技 术的实现难度大。 目前， 国内基于干涉扫描技术的 产品大多依赖国外进口。 2.1 光电扫描原理简介
光栅测量技术基础是光栅莫尔条纹技术[2]。 码盘 信号的读取都是采用光电扫描的原理。 光电扫描原 理示意图如图 1 所示。
第27卷 第12期 Vol.27 No.12
文 章 编 号 ：1007-1180(2010)12-0001-07
光机电信息
OME Information
光电编码器的应用
—— —光电扫描技术和测角系统组成
王显军
（中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033）
摘 要： 为了在应用方案中选取合适的光电编码器， 需要了解其原理和特点。 以角度测量基准为准， 编码器
第27卷 第12期 Vol.27 No.12 如果透光的狭缝对齐， 则光线穿过。 如果一个光栅 的遮光刻线与另一个光栅的透光狭缝对齐， 则光线 无法通过。 光电接收器将这些光强变化转化成正弦 电信号。
绝对式码盘信号读取采用了两种方式， 如图 2 所示为码盘信号扫描原理示意图。
精码信号
粗码信号
图 2 码盘信号扫描原理示意图 分辨率高的码道等同于光栅， 通常称为精码， 精码道信号读取如前所述。 分辨率低的码道通常称 为粗码， 扫描光栅为单线透光狭缝， 粗码光电信号 为与码道对应的亮暗信号。 测量基准的栅距越小， 光电扫描的衍射现象越 严重， 扫描掩膜和基准光栅间的狭缝间距公差要求 越严。 因此， 这种技术适用于粗光栅。 目前， 国内 生产的绝大多数光电编码器采用了这种成像光电扫 描技术。 基于这种成像扫描的技术离不开扫描掩膜 狭缝， 狭缝与码盘的间隙较小， 栅距越小， 间隙越
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光机电信息
OME Information 等内容， 将在以后论文中介绍。
2 光电扫描技术
基准光栅的编码图案只是理想的图案， 将该图 案制作到码盘上的技术水平的高低， 表明了在行业 中的技术地位， 也决定了在该领域内的产品水平。 基准光栅的刻划分辨力和精度越高， 产品的分辨力 和精度越高。
码盘光电信号的获取， 最早是采用原始的成像 扫描技术， 四场成像扫描技术发展到单场优化扫描 技术。 基于这种成像扫描的技术离不开扫描掩膜狭 缝， 狭缝与码盘的间隙较小， 使这种编码器的结构 特性受到限制。 新技术采用了干涉扫描原理， 分辨 力得到提高， 使透射变为反射， 间隙变大， 对编码 器的安装公差要求相对宽松。 同时， 采用干涉扫描