光电编码器基础知识培训

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光电编码器的识别方法

光电编码器的识别方法光电编码器是一种常见的位置和运动控制装置，通过光电检测技术来实现位置和运动的测量和控制。

光电编码器的主要原理是利用光电检测器与编码盘上的光栅条之间的交互作用，对光栅条进行编码，从而实现位置和运动的测量。

在实际应用中，光电编码器常常用于工业自动化领域，例如机床、机器人、印刷设备等。

本文将介绍光电编码器的基本原理和常见的识别方法。

1. 光电编码器的基本原理光电编码器是利用光电检测技术来实现位置和运动的测量和控制的装置。

典型的光电编码器由光源、光电检测器和编码盘组成。

光源通常是一种发出可见光的二极管，光电检测器通常是一种光电二极管或光敏电阻。

编码盘上的光栅条通常采用二进制编码，通过光电检测器来感知光栅条的位置，从而完成位置和运动的测量。

2. 光电编码器的常见识别方法2.1 光电检测光电检测是光电编码器最常见的识别方法之一。

该方法通过光电检测器感知编码盘上的光栅条的位置，从而确定位置和运动的信息。

光电检测器一般采用光电二极管或光敏电阻。

光电二极管能够将光信号转化为电信号，通过测量电信号的强度和变化，可以确定光栅条的位置。

光敏电阻则通过感知光的强度变化来实现对光栅条位置的测量。

2.2 增量式测量增量式测量是光电编码器常见的一种测量方法。

该方法需要一对编码盘，分别连接在输入轴和输出轴上。

输入轴上的编码盘通常称为主编码器，输出轴上的编码盘通常称为从编码器。

通过比较主编码器和从编码器输出的编码信号的相位差，可以计算出输入轴的旋转角度和位置。

这种方法可以实现高分辨率的位置和角度测量，但需要进行初次校准。

2.3 绝对式测量绝对式测量是光电编码器另一种常见的测量方法。

与增量式测量不同，绝对式测量可以直接读取编码盘上的绝对位置信息，无需进行初次校准。

这种方法通常需要编码盘上的每个光栅条对应一个编码值，并且编码值是唯一的。

通过光电检测器感知光栅条的位置，并将编码值转化为数字信号，可以实现对位置和角度的测量。

编码器培训教程

后LS（原点）
A
0mm点
脉冲数 524970 测量位置 1700mm
脉冲数x 模厚y
当运动到任意点A位置时，y=x/k 即是当前模厚(mm)。注：k数值2500－2机为307
12
3、程序摘要
原点设置
后退限
后退限位置每mm脉冲数脉冲数预设值
13
计数器读写计数允许
将预设值写入高速计数器
读取当前值
9
顶出机械值
每mm脉冲数顶出位置 mm
10
B、模厚调整（增量式编码器＋高速计数器）
1，编码器参数及接线图
型号：SL-013-360A 电源电压：24V
ØB A20
ØA A18
24V+ B19
分辨率：360
最大应答频率：0-200KHz
SL 24V-
最大转速：6000r/min
A-
输出：集电极开路NPN型
QX40
X468 X469
7
2，基本原理：
1，该编码器为10位编码，可以输出0-2¹º（即0-1024）任一位置编码，例如当编码器机械位置在512，则输出二进制码10 0000 0000，PLC点x469-x460与之对应。这样PLC读取输入点即可以得知出当前机械位置。 2，设计思路：假设押出长度最大200mm，由于该编码器为单圈编码器，最大转一圈，即可知每毫米转动 1024/200=5.12格，假如原点是0点（注：原点只是计算0参考点，未必是编码器机械0点，可以是任意点），那么当转到x469-x460为10 0000 0000时，即可换算出走了100mm。 3，实际程序设计：
由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

光电式传感器——光电编码器 PPT

光电编码器转速测量动画演示
绝对式光电编码器
M法测速（适合于高转速场合） m1
T
有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r，在5s 时间内测得65536个脉冲，则转速（r/min)为：
n = 60 × 65536 /（1024 × 5）=768 r/min
转速测量
编码器每转产生 N 个脉冲，在 T 时间段内有 m1 个脉冲产生，则转速（r/min)为: n = 60m1/（NT）
x＝t/360×
x
位置反馈
在数控机床中的应用
通过测量滚珠丝杠的角位
移，间接获得
工作台的直线位移x，构成位置半闭环伺服系统。
绝对式光电编码器
数控机床位置检测装置的分类
绝对式光电编码器
在伺服电机中的应用
伺服电机
编码器
应用方面：
•转子磁极位置测量 •角位移测量 •转速测量
绝对式光电编码器
转速测量
一转（360）
C
绝对式光电编码器
•绝对式编码器按照角度直接进行编码，直接用数字代码表示。
•绝对式光电编码器的编码盘由透明及不透明区组成，编码盘上码道的条数就是数码的位数。
• 这种编码器的特点不是要计数器，而是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。
绝对式光电编码器
1－光源；2－透镜；3－编码盘；4－狭缝； 5－光电元件
光敏元件所产生的信号A、B 彼此相差 90 相位，用于辨向。当码盘正转时， A信号超前B信号90；当码盘反转脉冲）
在码盘里圈，还有一条
狭缝C，每转能产生一个脉
冲，该脉冲信号又称“一
转信号”或零标志脉冲，
C

光电编码器基础学习知识原理与维修

高精度的光电编码器的结构及原理2009年06月12日星期五8:48本文主要介绍高精度的光电编码器的内部结构、工作原理与位置检测的方法。

一、光电编码器的介绍：光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。

根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器，下面我就这两种光电编码器的结构与工作原理做介绍。

（一）、绝对式光电编码器绝对式光电编码器如图所示，他是通过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示绝对位置信息的。

编码盘是按照一定的编码形式制成的圆盘。

图1是二进制的编码盘，图中空白部分是透光的，用“0”来表示;涂黑的部分是不透光的，用“1”来表示。

通常将组成编码的圈称为码道，每个码道表示二进制数的一位，其中最外侧的是最低位，最里侧的是最高位。

如果编码盘有4个码道，则由里向外的码道分别表示为二进制的23、22、21和20，4位二进制可形成16个二进制数，因此就将圆盘划分16个扇区，每个扇区对应一个4位二进制数，如0000、0001、 (1111)a) b)按照码盘上形成的码道配置相应的光电传感器，包括光源、透镜、码盘、光敏二极管和驱动电子线路。

当码盘转到一定的角度时，扇区中透光的码道对应的光敏二极管导通，输出低电平“0”，遮光的码道对应的光敏二极管不导通，输出高电平“1”，这样形成与编码方式一致的高、低电平输出，从而获得扇区的位置脚。

（二）、增量式光电编码器Increamental Optical-electrical Encoder增量式光电编码器是码盘随位置的变化输出一系列的脉冲信号，然后根据位置变化的方向用计数器对脉冲进行加/减计数，以此达到位置检测的目的。

它是由光源、透镜、主光栅码盘、鉴向盘、光敏元件和电子线路组成。

增量式光电编码器的工作原理是是由旋转轴转动带动在径向有均匀窄缝的主光栅码盘旋转，在主光栅码盘的上面有与其平行的鉴向盘，在鉴向盘上有两条彼此错开90o相位的窄缝，并分别有光敏二极管接收主光栅码盘透过来的信号。

光电编码器基础知识培训-PPT

光电编码器基础知识培训
编码器基本工作原理编码器的分类与应用编码器的主要技术参数编码器的命名方式
2
1 编码器的基本工作原理
光电编码器，又称光电角位置传感器。是集成光—机 —电为一体的数字测角装置，主要是以高精度计量光栅为检测元件，通过光电转换，将轴的机械角位移信息转换成相应的数字代码，用他可以实现角位移、角速度、和角加速度及其他物理量的精确测量,输出信号与计算机相连接,不仅能够实现数字测量与数字控制,而且与其他同类用途的传感器相比，具有精度高、测量范围广、使用可靠、易于维护等优点。因此已普遍应用在雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、机器人、数控机床和高精度闭环调速系统等诸多领域，是自动化设备理想的角度传感器。
启动力拒径向跳动轴向串动端面跳动时针方向最大机械转速
23
合格的UVW信号
11
附录：信号倍频的原理
12
附录：模拟信号积分放大的原理
13
附录：放大及驱动电路的原理
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附录：典型编码器PCB原理图（增量式）
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附录：典型编码器倍频电路原理图（增量式）
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17
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19
20
21
2 编码器的主要分类
•从工作原理分 •1光电式 2磁电式 3机械式
7
UVW ASIC ABZ ASIC
正在发光的LED、 Lens组合件码盘
8
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
9
111870-0002 LED、Lens组合件
ABZ ASIC 整体放大图
ASIC的局部放大图
UVW ASIC 整体放大图
10

LED整体放大图
Disk 码道部分放大图

光电编码器的原理及应用(高教知识)

这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零 (开机后就要知道准确位置)，有一些工况也不允许使用中因干扰
影响而产生位置错误，于是就有了绝对值编码器的出现。
全面分析
15
绝对式旋转编码器
• 用光信号扫描分度盘（分度盘与传动轴相联）上的格雷码或二进制码刻度盘以确定被测物的绝对位置值，然后将检测到的格雷码或二进制码数据转换为电信号以脉冲的形式输出测量的位移量
全面分析
4
增量式旋转编码器
增量式旋转编码器用光信号扫描码盘（码与转动轴相联），通过检测、统计信号的通断数量来计算旋转角度。
工作原理：光学编码器由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，当圆盘旋转一个节距时，在发光元件照射下，光敏元件得到A，B信号为具有90度相位差的正弦波，这组信号经放大器放大与整形，得到的输出方波，A相比B相超前90度，其电压幅值一般为5V。当A相超前前B相时为正方向旋转，若B相超前A相时即为负方向旋转，利用A相与B相的相位关系可以判别编码器的的正转与反转，Z相产生的脉冲为基准脉冲，又称零点脉冲，它是轴旋转一周在固定位置上产生一个脉冲，可获得编码器的零位参考位。
光电编码器的原理及应用
全面分析
1
光电编码器的定义
• 光电编码器是利用光电效应原理，将角度、位置、转速等物理量转化为电气信号并加以输出的一种传感器。
• 光电编码器在工业控制和自动化领域应用非常广泛。适用于测量的物理量有：速度；长度；角度；位置
全面分析
2
光电编码器的分类
按测量方式的分类： • 旋转编码器 • 直尺编码器
全面分析
8
全面分析
9
全面分析
10
倍频原理：对于方波信号，A,B两相相差90度相（1/4T），这样，在0度相位角，90度，180 度，270度相位角,这四个位置有上升沿和下降沿，这样,实际上在1/4T方波周期就可以有角度变化的判断，这样1/4的T周期就是最小测量步距，通过电路对于这些上升沿与下降沿的判断, 可以4倍于PPR读取角度的变化,这就是方波的四倍频。这种判断，也可以用逻辑来做，0代表低，1代表高，A/B两相在一个周期内变化是0 0， 0 1，1 1，1 0 。这种判断不仅可以4倍频，还可以判断旋转方向。

智能传感器技术之光电编码器课件

随着材料科学和制造工艺的进步，光电编码器的精度和可靠性将得到进一步提升，能够满足更严格的应用需求。
智能化与集成化
智能传感器技术将与光电编码器进一步融合，实现编码器的智能化和集成化，提高其自适应和自我诊断能力。
无线连接与远程监控
通过无线通信技术，光电编码器将能够实现远程监控和数据传输，提高设备管理和维护的便捷性。
光电转换原理的核心在于光敏元件的响应特性，即在不同光照条件下，光敏元件能够产生相应的电信号。
信号处理原理

信号处理原理是指对获取的原始电信号进行处理，以提取出所需的信息。在光电编码器中，信号处理电路负责对光电转换电路输出的电信号进行处理。
信号处理电路通常包括放大器、滤波器、整形电路等，用于对原始电信号进行放大、滤波和整形，以便后续的解码和计数。
工作原理
光电编码器主要由光源、光敏元件、光电码盘和信号处理电路组成。当码盘转动时，光敏元件接收到的光线会发生变化，从而产生电信号，经过信号处理电路处理后输出相应的数字或脉冲信号。
光电编码器的分类与特点
分类
根据码盘的不同，光电编码器可分为绝对式和增量式两种。绝对式编码器具有唯一对应的输出码，而增量式编码器则输出脉冲信号。
CHAPTER 03
光电编码器的性能指标
分辨率与精度
分辨率
光电编码器能够检测到的最小角度变化量，通常以度（°）或弧度（rad）为单位。分辨率越高，检测角度变化的能力越强。
精度
光电编码器实际测量的角度值与真实角度值的偏差程度。精度越高，测量结果越准确。
工作环境要求
工作温度
光电编码器正常工作的环境温度范围，通常为20°C至70°C。
采用屏蔽电缆、远离干扰源等措施，减少信号干扰。

第二十一讲光电编码器种类及其工作原理

自整角机放大系数Kbs＝ 1.25V/(º)，BSR输
出交流电压Ubs是角差的正弦函数，当角差
很小时，近似与角差成正比，即 Ubs ＝
KbsΔθm （当
m）。10
• 将Ubs整流成直流电压时须反映Δθm的极性。
因此采用相敏整流器URP，URP、电压放大器 A 、电力电子变换器 UPE 的总增益 KrpKaKs=200 ，自整角机本身的检测误差 ed=0.5º，当输入轴以最高转速 m 200 /旋s 转，负载转矩为20Nm，求该系统的稳态误差。
表4－2 绝对值式码盘轴位置与数码对照表
轴的位置二进制码循环码轴的位置二进制码循环码
0
0000
0000
8
1000 1100
1
0001
0001
9
1001 1101
2
0010
0011
10
1010 1111
3
0011
0010
11
1011 1110
4
0100
0110
12
1100 1010
5
0101
第二十一讲
要求：1.了解光电编码器种类及其工作原理
2.了解位置随动系统误差种类，掌握不同类型系统在给定输入信号下误差；
3.了解三闭环系统的构成及其调节器设计原则；
4.理解位置调节和转速计算中断服务子程序；
• ③光电编码器
• 由光源、光栅码盘和光敏元件组成，直接
输出数字式电脉冲信号，是主要使用的数字式位置传感器，结构见图3－10
0.837A
• ④系统的静态结构框图：

光电编码器

光电编码器光电编码器一、光电编码器的原理和作用：光电编码器是集光、机、电技术于一体的数字化传感器，可以高精度测量被测物的转角或直线位移量。

它将输入给轴的角度量（机械几何位移量），利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量，具有体积小，精度高，工作可靠,接口数字化等优点，一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件。

二、光电编码器的组成：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，其原理示意图如图所示：编码器码盘也叫分度盘，材料有玻璃、金属、塑料。

玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。

三、光电编码器的分类：按测量方式的分类：••••• 旋转编码器直尺编码器绝对式编码器增量式编码器混合式编码器按编码方式的分类：旋转编码器：通过测量被测物体的旋转角度并将测量到的旋转角度转化为脉冲电信号输出直尺编码器：通过测量被测物体的直线行程长度并将测量到的行程长度转化为脉冲电信号输出增量型编码器旋转型用光信号扫描分度盘（分度盘与转动轴相联），通过检测、统计信号的通断数量来计算旋转角度。

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两组脉冲相位差度，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。

工作原理由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、每个正弦波相差度相位差（相对于一个周波为度），将C、D信号反向，叠加在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。

《光电编码器》课件

应用案例二
工业自动化：用于控制机械臂、机器人等设备的运动医疗设备：用于控制医疗设备的精确定位和运动航空航天：用于控制航天器的姿态和运动汽车电子：用于控制汽车电子设备的运动和定位
应用案例三
工业自动化：用于控制机械臂、机器人等设备的运动
医疗设备：用于医疗设备的精确定位和运动控制
航空航天：用于航天器的姿态控制和导航系统
光电编码器的市场分析
市场需求
光电编码器广泛应用于工业自动化、机器人、医疗设备等领域
随着工业4.0和智能制造的发展，光电编码器的市场需求不断增长
光电编码器在精度、稳定性、可靠性等方面具有优势，受到市场青睐
光电编码器市场竞争激烈，需要不断创新和优化产品性能，提高市场竞争力
额
竞争策略：价格战、技术战、
品牌战等
发展趋势：智能化、小型化、
高精度等
市场规模和增长率
光电编码器市场规模：全球市场规模约100亿美元
增长率：预计未来五年内，光电编码器市场将以 5%的复合增长率增长
应用领域：主要应用于工业自动化、机器人、医疗设备等领域
竞争格局：市场竞争激烈，主要厂商包括SICK、 Balluff、 Omron等
市场拓展：扩大光电编码器的应用领域，如工业自动化、机器人、医疗设备等
合作共赢：加强与上下游企业的合作，共同推动光电编码器的发展
环保节能：注重光电编码器的环保性能，降低能耗，提高能源利用率
光电编码器的案例分析
应用案例一
案例名称：智能机器人应用领域：工业自动化应用原理：光电编码器用于机器人关节角度测量应用效果：提高机器人定位精度和稳定性

光电检测技术——光电编码器4

7-4 光电编码器（码盘）一．概述测量技术的迅速发展，经常需要将位移量（包括线位移和角位移）数字化以便计算机处理，这一过程是AD转换。

光电编码器是AD转换的有效工具之一。

光栅盘（或光栅）是增量方式编码器，没有确定的零位，它以相对值的形式反映位移信息。

光电编码器是绝对式编码器，具有确定不变的零位，它反映的位移信息是以零位为起点的绝对数值。

应用：用码盘做阀们开度指示，一开机便知道阀们当前开度、流量，而用光栅盘是不可想象的。

二．码盘的容量和分辨率容量n为码盘码道数分辨率=3600/2n例如：QDB9型九位光电编码器n=9十一位光电编码器n=11三．编码（1）二进制码优点：有权码，容易读缺点：当光电转换在各位不同步时，产生很大误差。

（2）循环码优点：代码从任何数转变到相邻数时，代码的各位仅有一位发生变化，误差最大值仅是最低位的单位量。

缺点：无权码，难读懂。

例：15变到16二进制码循环码15 01111 0100016 10000 11000假设最高位延迟变化，则结果为：00000 （0D）01000（15 D）最大误差16-0=16 16-15=1四．循环码及其转换（一）四位循环码与二进制码的关系（二）转换逻辑关系式（1）循环码变二进制码C n=R n（n为码盘码道数）C i=R i R i+1R i+2R i+3……R n =0“”为“异或”符号，实际上是不进位加（也叫按位加）00=0 01=1 10=1 11=0（2）二进制码变循环码R n=C nR i=C i C i+1例：9D=1001B=（）R解：∵C4=1 C3=0 C2=0 C1=1∴R4=1 R3=C3C4=1R2=C2C3=0R1=C1C2=1∴9D=1101R例：9D=1101R=（）C解：∵R4=1 R3=1 R2=0 R1=1∴C4=R4=1C3=R4R3=0C2=R4R3R2=0C1=R4R3R2R1=1∴9D=1001B五．电路原理图C9R C8六．电平转换接口电原理图12V0V图7-4-2+1.5V。

编码器培训教程

油等，必要时要加上防护罩 • 注意环境温度、湿度是否在仪器使用
要求范围之内
编码器的安装与连接
Connection of Sin/Cos encoder ES1S, ES2S or EV1S to MOVIDRIVE 连接正弦或余弦编码器
24V TTL encoder ES1R, ES2R or EV1R: Install the TTL encoder in exactly the same way as the high-resolution sin/cos encoders 安装TTL编码器或高分辨率的正弦或余弦编码器
• 因使用机械连接的方式，在掉电时编码器的位置不会改变，上电后立即可以取得当前位置数据
• 检测到的数据为格雷码，因此不存在模拟量信号的检测误差
绝对式编码器综述
特点: 选型: 优点: 缺点:
数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信号根据输出的脉冲信号可以转化为速度.
- 单编码盘 / 多编码盘 (测量一个或二个旋转变量) - 代码 (格雷码, BCD码, 二进制码) - 信号传输方式 (并口, 串口) - 分辨率 - 最大旋转速度
- 结构简单 - 角行程编码 (通过旋转轴获得) - 线性编码 (激光远距离测量) - 掉电不影响编码数据的获得 - 最大24位编码
- 比较贵
混合式旋转编码器
• 用光信号扫描分度盘（分度盘与转动轴相联），通过检测、统计光信号的通断数量来计算旋转角度
• 同时输出绝对旋转角度编码与相对旋转角度编码
光电编码器
• 光电编码器是集光、机、电技术于一体的数字化传感器，可以高精度测量被测物的转角或直线位移量。
光电式旋转编码器
• 一）增量式旋转编码器

光电编码器

一、编码器专业术语1、线：编码器光电码盘的一周刻线。

①增量式编码器：10线、100线、2500线，主要码盘能刻下，可任意选数；②绝对式编码器：因格雷码的编排方式，决定其基本是2N线：256线、1024线、8192线，但也有特别的格雷余码输出的：360线、720线、3600线。

2、位：绝对式编码器通常是用2N线输出的，所以大部分绝对式编码器也用“位”表达，当然对格雷余码输出的360线、720线、3600线例外；增量式编码器也有用“位”表示的，如15位、17位，通过内部细分，将计算的线数倍增后，一般大于10000线，就用“位”表达。

3、分辨率：编码器可以分辨的最小角度。

一般计算360°/刻线数，目前大部分就用多少线来表达。

但对于增量式编码器，如用上A/B两相的四倍频，2500线实际分辨率为360°/10000。

如果内部细分计算的“线”可以更多，达到15位、17位。

所以通常增量式编码器用“线”表达，表示还没有倍频细分；用“位”来表达，表示已经细分过了。

高分辨率并不代表高精度。

对于实际的码盘刻线，绝对式编码器分辨率可以达到增量式编码器的两倍，但如果采用倍频技术，增量式编码器分辨率又可大于绝对式编码器。

细分倍频是电气模拟技术，并不改善精度，精度是由码盘刻线、轴的机械安装及电气的响应综合因素决定的。

分辨率，增量式可以做的更高，但是精度就是绝对式的高，因为它不受停电、干扰、速度、电气响应的影响的，尤其在高速高精的条件下，倍频细分是无法满足要求。

4、增量式VS绝对式增量式以转动时输出脉冲，通过计数设备来检测位置。

当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆记住位置。

这样，当停电时，编码器不能有任何的移动；当来电工作时，编码器在输出脉冲的过程中，也不能有任何的干扰而丢失脉冲。

否则，计数设备记忆的零点就会发生偏移，而且这种偏移量是无从知道的，只有产生错误的结果后才知道。

解决的办法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。