光电编码器BL
光电编码器原理结构图
光电编码器原理结构图增量式光电旋转编码器所谓编码器即是将某种物理量转换为数字格式的装置。
运动控制系统中的编码器的作用是将位置和角度等参数转换为数字量。
可采用电接触、磁效应、电容效应和光电转换等机理，形成各种类型的编码器。
运动控制系统中最常见的编码器是光电编码器。
光电编码器根据其用途的不同分为旋转光电编码器和直线光电编码器，分别用于测量旋转角度和直线尺寸。
光电编码器的关键部件是光电编码装置，在旋转光电编码器中是圆形的码盘(codewheel或codedisk)，而在直线光电编码器中则是直尺形的码尺(codestrip)。
码盘和码尺根据用途和成本的需要，可由金属、玻璃和聚合物等材料制作，其原理都是在运动过程中产生代表运动位置的数字化的光学信号。
图12.1可用于说明透射式旋转光电编码器的原理。
在与被测轴同心的码盘上刻制了按一定编码规则形成的遮光和透光部分的组合。
在码环的一边是发光二极管或白炽灯光源，另一边则是接收光线的光电器件。
码盘随着被测轴的转动使得透过码盘的光束产生间断，通过光电器件的接收和电子线路的处理，产生特定电信号的输出，再经过数字处理可计算出位置和速度信息。
上面所说的是透射式光电编码器的原理。
显然利用光反射原理也可制作光电编码器。
增量编码器的码盘如图12.2所示。
在现代高分辨率码盘上，透光和遮光部分都是很细的窄缝和线条，因此也被称为圆光栅。
相邻的窄缝之间的夹角称为栅距角，透光窄缝和遮光部分大约各占栅距角的1/2。
码盘的分辨率以每转计数(CPR-counts per revolution)表示，亦即码盘旋转一周在光电检测部分可产生的脉冲数。
例如某码盘的CPR为2048，则可以分辨的角度为10，311.8”。
在码盘上，往往还另外安排一个（或一组）特殊的窄缝，用于产生定位(index)或零位(zero)信号。
测量装置或运动控制系统可利用这个信号产生回零或复位操作。
从原理分析，光电器件输出的电信号应该是三角波。
光电编码器使用原理
光电编码器使用原理光电编码器，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。
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，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。
工作原理:当光电编码器的轴转动时A、B两根线都产生脉冲输出,A、B两相脉冲相差90度相位角，由此可测出光电编码器转动方向与电机转速。
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.Z线为零脉冲线,光电编码器每转一圈产生一个脉冲.主要用作计数。
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理例如:我们车的速度为1.5m/s,轮子的直径220mm，C=D*Pi，电机控制在21.7转/秒,根据伺服系统的指标, 设电机转速为1500转/分,故可求得当ND=21.7*60=130转/分时，光码盘每秒钟输出的脉冲数为：PD=130×600/60=1300个脉冲当测出的脉冲个数与计算出的标准值有偏差时,可根据电压与脉冲个数的对应关系计算出输出给伺服系统的增量电压△U，经过D/A转换，再计算出增量脉冲个数，等下减去。
当运行时间越长路线越长，离我们预制的路线偏离就多了。
这时系统起动位置环，通过不断测量光电编码器每秒钟输出的脉冲个数，并与标准值PD（理想值）进行比较，计算出增量△P并将之转换成对应的D/A输出数字量，通过控制器减少输个电机的脉冲个数，在原来输出电压的基础上减去增量，迫使电机转速降下来，当测出的△P近似为零时停止调节，这样可将电机转速始终控制在允许的范围内。
光电编码器原理与安装
光电编码器原理与安装光电编码器是一种常用于测量角度和位置的传感器设备。
它通过使用光电传感器和编码盘来监测物体的运动并转化为数字量，在自动化设备、机械加工、机器人等领域有着广泛的应用。
下面将介绍光电编码器的工作原理和安装方法。
光电编码器由一个光线发射器和一个光电传感器组成。
光线发射器通常发射一束红外光线，而光电传感器则用来接收光线并生成电信号。
编码盘是位于物体上的一个圆盘，上面有一系列的开关器件。
当物体运动时，编码盘上的开关器件会遮挡或透过光线，从而使得光电传感器接收到的光强发生变化。
1.增量式光电编码器：增量式光电编码器通过不断变化的光信号来测量运动轴的位置和速度。
它通常具有两个信号输出通道：一个是增量通道，用来测量速度，另一个是基准通道，用来确定位置。
2.绝对式光电编码器：绝对式光电编码器具有多个输出通道，可直接输出角度或位置信息。
它包含多个编码盘，每个编码盘上都有一个独立的编码器。
利用每个编码器的输出信号，可以直接确定物体的绝对角度或位置。
1.确定安装位置：根据实际需要确定光电编码器的安装位置。
通常情况下，光电编码器应尽量靠近被测物体，以减小误差。
2.安装固定支架：根据光电编码器的具体型号和要求，选择合适的固定支架，并将其固定在安装位置上。
确保固定支架稳固并与被测物体保持一定的距离。
3.安装光线发射器和光电传感器：将光线发射器和光电传感器固定在安装支架上。
通常情况下，光电传感器应与编码盘的光栅之间保持一定的距离，以确保准确测量。
4.安装编码盘：将编码盘安装在被测物体上，并与光电传感器对应位置对准。
注意安装时要保持编码盘与光电传感器之间的间隙适当。
5.连接电源和信号线：根据光电编码器的具体要求，将其连接到适当的电源和接收设备上。
确保电源和信号线连接正确，并进行必要的防护措施。
6.测试和校准：在安装完成后，进行必要的测试和校准。
检查光电编码器是否正常工作，并确认测量结果准确可靠。
总结：光电编码器是一种常用的测量角度和位置的传感器设备。
光电编码器原理及应用
光电编码器原理及应用原理：光电编码器主要由光源、光栅、光传感器和信号处理电路组成。
光源发出光线照射到旋转的光栅上，光栅上通常刻有定量的光栅线或具有特定图形。
当光栅转动时，光线被光栅反射或透射，然后通过光传感器接收。
光传感器将接收到的光信号转换为电信号，发送给信号处理电路。
信号处理电路对接收到的电信号进行处理，最终得到输出的旋转或线性运动量。
应用：1.机床工业：光电编码器可用于机械加工设备、数控机床和机器人等，用于测量机器零件的位置和速度。
这对于准确控制和监测机器的运动非常关键。
2.包装和印刷行业：在包装和印刷机械中，光电编码器可用于测量印刷轮的位置和速度，以实现准确的图案对位和印刷控制。
3.电梯和自动门行业：在电梯和自动门等应用中，光电编码器可用于测量电梯或自动门的位置和速度，以确保平稳和准确的运行。
4.电子设备：光电编码器可以在光驱、扫描仪、打印机等电子设备中使用，用于读取和识别光盘或纸张上的信息。
5.机器人技术：光电编码器的高精度和快速响应使其成为机器人技术中不可或缺的部分。
它可以用于测量机器人的关节角度和末端执行器的位置。
6.仪器仪表：光电编码器可以在测量仪器和精密仪器中使用，用于测量物体的位置、角度和运动速度。
优点:1.高精度：光栅的刻线间距可以非常小，因此光电编码器的分辨率非常高，能够实现准确的位置和速度测量。
2.高速响应：光电编码器可以快速响应机械运动的变化，能够实时提供准确的测量结果。
3.可靠性：光电编码器采用无接触式测量原理，不易受到机械磨损或污染的影响，具有长寿命和高可靠性。
总结：光电编码器是一种测量机械运动的装置，通过使用光线和光传感器将机械运动转换为电信号，实现对位置和速度的精确测量。
光电编码器在机床工业、包装和印刷行业、电梯和自动门行业、电子设备、机器人技术和仪器仪表等领域有广泛的应用。
它具有高精度、高速响应和可靠性的优点，成为许多应用领域的首选测量装置。
光电编码器的工作原理剖析
光电编码器的工作原理剖析光源通常是一种发光二极管（LED），它会发出一个光束。
这个光束会经过一个光隔离装置，以确保光源的输出稳定并没有被外界的光线影响。
光电元件是光电编码器的核心部分，它通常由一个光敏二极管或光敏电阻组成。
光栅通常是一个条状的透明介质，上面由一系列周期性排列的透明和不透明的条纹组成。
当物体运动时，光斑会通过光栅，被分成等距离的光斑和暗斑。
当光斑经过光栅时，它会照射到光电元件上。
光电元件会将光信号转换成电信号，并且这个信号的频率和光栅的速度有关。
根据光栅上光斑和暗斑的周期性变化，光电元件能够测量物体的位置和速度。
在测量位置时，光电编码器会将光栅上的每个光斑和暗斑都对应一个特定的电信号。
根据光电编码器的分辨率，可以将物体的位置划分成非常小的间隔。
当物体移动时，光电编码器会持续地测量和更新位置信息。
在测量速度时，光电编码器会根据光栅上光斑和暗斑的变化频率来计算物体的速度。
随着物体的移动，光斑和暗斑的变化速度也会随之变化。
为了提高测量的精度和稳定性，光电编码器通常配备缓冲电路和信号处理器。
缓冲电路可强化电信号并消除干扰。
信号处理器可以将电信号转换成数字信号，并根据需要进行滤波、放大或线性化等处理。
光电编码器的工作原理使其在许多领域得到广泛应用。
比如，工业机械领域中，光电编码器常用于测量机械零件的位置和速度，以确保机械运行的准确性。
在机器人和自动化控制系统中，光电编码器可用于反馈位置信息，以实现精确定位和控制。
在医疗设备中，光电编码器可用于测量患者身体部位的位置和运动，并帮助医生进行诊断和治疗。
总之，光电编码器通过使用光源、光电元件和光栅等组件，可以将物体的位置和速度转换成电信号。
它的工作原理基于通过光栅上光斑和暗斑的变化来测量物体的位置和速度。
光电编码器在测量和控制领域具有广泛的应用价值。
光电编码器原理及应用
光电编码器原理及应用光电编码器是一种将机械运动转换为数字信号的装置。
它由光源、光栅、光电传感器和信号处理电路组成。
光源发出光线经过光栅产生不均匀间隔的光斑；光电传感器感受到光栅反射的光斑，并转换为光电信号；信号处理电路则将光电信号转换为数字信号输出。
光电编码器的工作原理是通过测量光栅上光斑的移动来计算机械运动的位移。
当机械部件运动时，光斑也会相应地移动。
光电传感器感知到不同位置的光斑，并产生相应的光电信号。
信号处理电路会将光电信号转换为数字信号，以便计算机进行处理和分析。
根据光电编码器的设计，可以实现高精度的位置测量，而且由于采用了光电传感器，不会受到摩擦和磨损的影响，提高了测量的精度和可靠性。
1.位置测量：光电编码器可以精确测量机械部件的位置，并将位置信息反馈给控制系统。
例如，在工业机械中，可以使用光电编码器测量转动轴的角度或线性导轨的位置。
这可以实现精确的定位和控制。
2.运动控制：光电编码器可以用于测量机械部件的速度和加速度，并实现闭环控制。
通过实时监测位置、速度和加速度等参数，控制系统可以对运动进行精确的调整和控制，以满足特定的运动要求。
3.位置反馈：光电编码器可以用作位置反馈装置，使控制系统能够知道机械部件的准确位置。
通过与期望位置进行比较，控制系统可以及时调整和纠正位置偏差。
4.角度测量：光电编码器可以用于测量旋转轴的角度。
在机械加工、自动化控制和机器人等领域，光电编码器广泛应用于角度测量和定位。
5.自动校正：光电编码器还可以用于自动校正机械设备的位置或角度。
通过比较期望值和测量值，控制系统可以自动调整和校正机械设备，以保持其准确性和稳定性。
总之，光电编码器是一种重要的测量和控制装置，广泛应用于各种机械设备和工业自动化系统中。
它能够提供精确的位置测量和运动控制，为机械运动的精确性、稳定性和可靠性提供了重要支持。
随着科技的发展和创新，光电编码器的应用领域将会更加广阔，有望实现更高的测量精度和控制效果。
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物体位置和运动的设备。
它通过光电检测和编码技术来实现对物体位置的精确测量。
光电编码器由两部分组成：光源和光电检测器。
光源通常是一颗发光二极管（LED），它会发射出一束光束。
光束经过一个光栅或光轮，形成由透光区域和不透光区域交替排列的编码器图案。
当物体移动时，光栅或光轮会随之旋转或震动，光束通过光栅或光轮时会被阻挡或透过。
光电检测器会接收到透光和不透光的信号，并将其转化成数字脉冲信号。
编码器图案的设计是非常关键的。
常见的编码器图案有灰度编码、二进制编码和格雷码。
灰度编码是使用不同数量的光线强度来表示位置信息，二进制编码是使用0和1的组合来表示位置信息，而格雷码则是使用只有一个比特位发生变化的方式来表示位置信息。
不同的编码器图案有不同的优势，可以根据具体需求来选择。
通过对接收到的数字脉冲信号进行计数和解码，光电编码器可以准确地确定物体的位置和运动方向。
由于光电编码器的高精度和高分辨率，它常被应用于机械工程、自动化控制和数码产品等领域中。
总的来说，光电编码器利用光电检测和编码技术来实现对物体位置和运动的测量。
它的工作原理是通过光源和光电检测器来
探测并解码物体经过时产生的光信号。
这些信号经过计数和解码后，可以得到精确的位置和运动信息。
光电编码器介绍 1光电编码器原理 光电编码器,是一种通过光电转换将
光电编码器介绍1.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旱牧铰仿龀逍藕拧根据检测原理，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90海佣煞奖愕嘏卸铣鲂较颍鳽相为每转一个脉冲，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。
显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。
目前国内已有16位的绝对编码器产品。
绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。
绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。
光电编码器BL
磁栅传感器
光电编码器培训教程
按测量方式的分类： • 旋转编码器 • 直尺编码器
按编码方式的分类： • 绝对式编码器 • 增量式编码器 • 混合式编码器
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编码器分类
编码器
模拟量编码器
数字编码器
增量编码器
绝对值编码器
旋转变压器
Sin/Cos 编码器
_ _ _ A, A, B, B, C, C
莫尔条纹演示
• 两光栅平行-----竖条纹
– 标尺光栅移动一个W，光电管接受光线亮暗一次 – 缺点：无法辨向
• 两光栅成微小角度θ-----横条纹 （莫尔条纹）
– 形成黑白相间的条纹 – 光栅左右移动，条纹上下移动-----可辨向 – 每移动一个栅距W，条纹移动一个间距BH
• 莫尔条纹的重要特性
特点: 选型:
数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信号 根据旋转脉冲数量可以转换为速度 旋转一周对应的脉冲数 (256, 512, 1024, 2048) 输出信号类型 (TTL, HTL, push-pull mode) 电压类型 (5V, 24V) 最大分辨速度
优点:
- 分辨能力强 - 测量范围大 (100-10.000 inc./rotational motion) - 适应大多数情况 - 断电后丢失位置信号 - 技术专有，兼容性较差
通过测量被测物体的直线行程长度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并将测量到的行程长度转化为脉冲电信号输出信号输出绝对式旋转编码器绝对式旋转编码器用光信号扫描分度盘分度盘与传动用光信号扫描分度盘分度盘与传动轴相联上的格雷码刻度盘以确定被轴相联上的格雷码刻度盘以确定被测物的绝对位置值然后将检测到的测物的绝对位置值然后将检测到的格雷码数据转换为电信号以脉冲的形格雷码数据转换为电信号以脉冲的形式输出测量的位移量式输出测量的位移量格雷码的绝对编码器的分度盘格雷码的绝对编码器的分度盘代码盘用格雷码编码绝对式旋转编码器的特点
光电编码器的工作原理及安装注意事项
光电编码器的工作原理及安装注意事项《光电编码器的工作原理及安装注意事项》1. 引言你有没有想过，在很多自动化设备里，是怎么精确地知道某个部件转了多少圈或者移动了多少距离呢？今天，咱们就来深入了解一下光电编码器这个神奇的小装置，搞清楚它的工作原理以及在安装的时候需要注意些什么。
这篇文章呀，咱们会先从光电编码器的基本概念说起，再聊聊它是怎么工作的，接着看看它在生活和工业中的应用，还有一些常见的问题和误解，最后再补充点相关的趣味知识，让你全方位地认识光电编码器。
2. 核心原理2.1基本概念与理论背景光电编码器呢，说白了就是一种能够把机械的运动转化成电信号的装置。
它的基础理论涉及到光学和电学的知识。
从发展历程来看，随着自动化技术的不断发展，对精确测量位置和速度的需求越来越高，光电编码器就应运而生了。
它的核心概念就是利用光电转换来实现测量。
就好比一个翻译，把机械运动这个“语言”翻译成电信号这个“语言”，这样机器就能读懂了。
2.2运行机制与过程分析光电编码器的工作过程可以简单地分成几个步骤。
首先，它有一个码盘，这个码盘上有很多透光和不透光的区域，就像黑白相间的条纹一样。
当码盘转动的时候，有一束光会照射到码盘上。
如果是透光的区域，光线就能通过，照射到后面的光电元件上；如果是不透光的区域，光线就被挡住了。
比如说，这就像用手电筒照有孔和没孔的板子，有孔的地方光就能透过去。
光电元件接收到光线或者没接收到光线就会产生不同的电信号。
然后，这些电信号会被处理，根据码盘上的编码方式，就能确定码盘转动的角度或者位置了。
这就好比通过解读不同的电信号密码，知道码盘转了多少。
3. 理论与实际应用3.1日常生活中的实际应用在日常生活中，光电编码器的应用还真不少呢。
就拿我们常见的电梯来说吧，光电编码器能够精确地测量电梯轿厢的位置，这样电梯就能准确地停在每一层楼。
还有我们家里的洗衣机，它在脱水的时候，光电编码器可以监测电机的转速，从而控制脱水的速度和时间。
光电编码器原理及应用电路
光电编码器原理及应用电路光电编码器是一种利用光电效应实现位置、速度等参数检测和测量的装置。
它由发光二极管（Light Emitting Diode, LED）、光敏二极管（Photodiode, PD）、编码盘和信号处理电路组成。
光电编码器在工业自动化、机械加工、传感器技术等领域有广泛应用。
光电编码器的原理是利用LED发出的光束照射在编码盘上，光束穿过编码盘上的透光窗口，然后被PD接收。
编码盘上的透光窗口根据具体应用可设计为封闭区域或开放环形区域。
当光束穿过透光窗口时，PD会产生电流。
根据编码盘上透光窗口的位置和数量，光电编码器可以测量位置、速度和方向。
1.LED驱动电路：用于驱动LED发出光束。
常见的驱动电路有恒流源驱动电路和恒压源驱动电路。
恒流源驱动电路通过驱动电流来保持LED亮度的恒定。
恒压源驱动电路通过输出恒定的电压来驱动LED。
2.PD放大电路：PD接收到的光信号较弱，需要经过放大电路进行放大，以产生可检测的电流信号。
放大电路可以采用放大器或运算放大器构成。
3. 编码盘检测电路：编码盘上的透光窗口需要经过检测电路进行处理。
检测电路主要包括光电二极管（Phototransistor）和比较器。
光电二极管将透光窗口的光信号转换为电流信号，而比较器则将电流信号转换为数字信号。
4.信号处理电路：信号处理电路主要用于将光电编码器的输出信号进行滤波、放大和数字化处理。
滤波电路可以去除噪声和干扰，放大电路可以增加信号幅度，而数字化处理电路可以将信号转换为数字信号，便于后续处理和使用。
光电编码器具有精度高、工作可靠、抗干扰能力强等优点，因此在工业自动化中得到广泛的应用。
它常被用于位置检测、速度测量、姿态测量等场合。
例如，在机床上，光电编码器被用于测量工件的位置和轴向移动的速度，实现精确的工件加工。
在机器人领域，光电编码器可以用于测量机器人的关节位置和运动速度，实现机器人的精确控制。
在传感器技术中，光电编码器可用于测量物体的旋转速度和方向，如测量风扇的转速和风向等。
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。
雷达光电编码器工作原理
雷达光电编码器工作原理
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，其原理是：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2个通道的光码输出，根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。
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3种。
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°，从而可方便地判定出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。
其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
请注意，雷达光电编码器可能是一种特定类型或应用的光电编码器，其工作原理可能与上述描述相似，但具体实现可能会有所不同。
如需更详细的信息，建议查阅相关的专业资料或咨询相关领域的专家。
光电编码器原理
光电编码器原理
光电编码器是一种将转动或线性位移转换为数字信号的装置。
其工作原理是通过光电传感器和光透明编码盘之间的互动来进行转换。
光电编码器主要由编码盘、光电传感器和信号输出电路组成。
编码盘通常由外环和内环组成，外环上刻有等分的垂直槽，内环上安装光源和光敏元件。
当外环转动时，光线通过外环槽进入内环，光敏元件就会接收到光信号，并将其转换为数字信号输出。
光电编码器具有高精度、高分辨率、高灵敏度和高稳定性等特点，并且不同类型的编码器可实现不同的转化方式，例如绝对转角、相对转角和线性位移等。
光电编码器广泛应用于工业自动化、机器人、数控机床、航空航天、家电等领域，对提高生产效率和产品质量具有重要作用。
《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
光电编码器的工作原理和应用电路
光电编码器的工作原理和应用电路1 光电编码器的工作原理光电编码器(Optical Encoder)俗称“单键飞梭”，其外观好像一个电位器，因其外部有一个可以左右旋转同时又可按下的旋钮，很多设备(如显示器、示波器等)用它作为人机交互接口。
下面以美国Greyhill公司生产的光电编码器为例，介绍其工作原理及使用方法。
光电编码器的内部电路如图1所示，其内部有1个发光二极管和2个光敏三极管。
当左右旋转旋钮时，中间的遮光板会随旋钮一起转动，光敏三极管就会被遮光板有次序地遮挡，A、B相就会输出图2所示的波形；当按下旋钮时，2、3两脚接通，其用法同一般按键。
当顺时针旋转时，光电编码器的A相相位会比B相超前半个周期；反之，A相会比B相滞后半个周期。
通过检测A、B两相的相位就可以判断旋钮是顺时针还是逆时针旋转，通过记录A或B相变化的次数，就可以得出旋钮旋转的次数，通过检测2、3脚是否接通就可以判断旋钮是否按下。
其具体的鉴相规则如下：1.A为上升沿，B=0时，旋钮右旋；2.B为上升沿，A=l时，旋钮右旋；3.A为下降沿，B=1时，旋钮右旋；4.B为下降沿，A=O时，旋钮右旋；5.B为上升沿，A=0时，旋钮左旋；6.A为上升沿，B=1时，旋钮左旋；7.B为下降沿，A=l时，旋钮左旋；8.A为下降沿，B=0时，旋钮左旋。
通过上述方法，可以很简单地判断旋钮的旋转方向。
在判断时添加适当的延时程序，以消除抖动干扰。
2 WinCE提供的驱动模型WinCE操作系统支持两种类型的驱动程序。
一种为本地驱动程序，是把设备驱动程序作为独立的任务实现的，直接在顶层任务中实现硬件操作，因此都有明确和专一的目的。
本地设备驱动程序适合于那些集成到Windows CE平台的设备，诸如键盘、触摸屏、音频等设备。
另一种是具有定制接口的流接口驱动程序。
它是一般类型的设备驱动程序。
流接口驱动程序的形式为用户一级的动态链接库(DLL)文件，用来实现一组固定的函数称为“流接口函数”，这些流接口函数使得应用程序可以通过文件系统访问这些驱动程序。
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格雷码
二进制码
编码器分类
增量式编码器
数字编码器 绝对值编码器
混合式编码器
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
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 格雷码数据转换为电信号以脉冲的形 式输出测量的位移量
螺距 螺母
N=10圈
丝杠
x=？
在增量式测量中，
增量式和 绝对式测量
移动部件每移动一个基
本长度单位，位置传感 增量式测量得到的脉冲波形
器便发出一个测量信号，
此信号通常是脉冲形式。
这样，一个脉冲所代表
的基本长度单位就是分
辨力，对脉冲计数，便
可得到位移量。
绝对式测量的特点是：
每一被测点都有一个对应的编码，常以二进制数据形式 来表示。绝对式测量即使断电之后再重新上电，也能读出当前 位置的数据。典型的绝对式位置传感器有绝对式角编码器。
编码器安装方式
编码器在扩展轴上
绝对编码器
通用编码器安装在扩展轴上
编码器在实体轴上
分解器
临近传感器
第六章 数字式传感器
数字式传感器具有以下优点： *精确度和分辨力高； *抗干扰能力强，便于远距离传输； *信号易于处理和存储； *可以减少读数误差。
一、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。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，并输出若干脉冲信号，其原理示意图如下：
- 断电后丢失位置信号 - 技术专有，兼容性较差
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
混合式旋转编码器的特点：
• 具备绝对编码器的旋转角度编码的唯 一性与增量编码器的应用灵活性
BH
光栅的刻线宽度W 莫尔条纹的宽度BH
莫尔条纹光学放大作用举例
有一直线光栅，每毫米刻线数为50，主光栅与
指示光栅的夹角 =1.8，则： 分辨力 =栅距W =1mm/50=0.02mm=20m
（由于栅距很小，因此无法观察光强的变化） 莫尔条纹的宽度是栅距的32倍： BH ≈W/θ = 0.02mm/（1.8 *3.14/180 ）
• 莫尔条纹的重要特性
– 运动对应关系
• 莫尔条纹近似与刻线垂直，当夹角θ固定后，两光栅 相对左右移动一个栅距W时，莫尔条纹上下或下上移 动一个节距B，因此，可以通过检测莫尔条纹的移动 条数和方向来判断两光栅相对位移的大小和方向。
– 位移放大关系
– 误差平均效应
• 莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成，对光栅的刻 线误差有平均作用。
– 光强近似于正弦变化
莫尔条纹的位移放大作用
在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠 合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹 角θ。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两 光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。
BH≈W/θ ， （θ为主光栅和
指示光栅刻线的 夹角，弧度）
数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信号 根据旋转脉冲数量可以转换为速度
- 旋转一周对应的脉冲数 (256, 512, 1024, 2048) - 输出信号类型 (TTL, HTL, push-pull mode) - 电压类型 (5V, 24V) - 最大分辨速度
- 分辨能力强 - 测量范围大 (100-10.000 inc./rotational motion) - 适应大多数情况
增量式光电编码器的分辨力及分辨率
增量式光电编码器的测量精度取决于它
所能分辨的最小角度，而这与码盘圆周上的
狭缝条纹数n 有关，即最小能分辨的角度及
分辨率为：
360
0
n
分辨率＝1 n
四、绝对式编码器
10码道光电绝对式码盘
绝对式编码器按照 角度直接进行编码， 可直接把被测转角用 数字代码表示出来。 根据内部结构和检测 方式有接触式、光电 式等形式。
格雷码的绝对编码器的分度盘
代码盘用格雷码编码
绝对式旋转编码器的特点：
• 在一个检测周期内对不同的角度有不 同的格雷码编码，因此编码器输出的 位置数据是唯一的
• 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
光源
透镜
码盘
透镜
光敏元件
放大整形 脉冲输出
转轴
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，码盘可以提供相位相差900的两路
脉冲信号。
光源
透镜
码盘
透镜
光敏元件
放大整形 脉冲输出
转轴
编码器包括码盘和码尺。码盘用于测量 角度。码尺用于测量长度，测量长度的实际 应用比较少。所以在这里只讨论码盘。
指示光栅一般比主光栅短得多，通常刻有与 主光栅同样密度的 线纹。
光源一般用钨丝灯泡。 光电元件包括光电池
和光敏三极管等部分。
光栅的外形及结构
尺身 尺身安装孔 防尘保护罩的内部为长磁栅
反射式扫描头 （与移动部件固定） 扫描头安装孔
可移动电缆
光栅的外形及结构（续）
可移动电缆 扫描头（与移动部件固定） 光栅尺
刻线密度： •（ 10，25，50，100线）/mm1000线/mm
a：刻线宽度 b:刻线见的缝隙宽度 W：栅距，光栅常数
W
a
b
透射光栅是在一块长方形的光学玻璃上均匀 地刻上许多条纹，形成规则排列的明暗线条。
图6－10中a为刻线宽度，b为刻线间的缝隙宽 度，a+b=w称为光栅的栅距（或光栅常数）
特点: 选型: 优点: 缺点:
绝对式编码器综述
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
= 0.02mm/0.0314 = 0.637mm 由于较大，因此可以 “观察”莫尔条纹光强的变化。
一、直接测量和间接测量
位置传感器有直线式和旋转式两大类。若位置 传感器所测量的对象就是被测量本身，即用直线式 传感器测直线位移，用旋转式传感器测角位移，则 该测量方式为直接测量。例如直接用于直线位移测 量的直线光栅和长磁栅等；直接用于角度测量的角 编码器、圆光栅、圆磁栅等。
- 比较贵
增量式旋转编码器
• 用光信号扫描分度盘（分度盘与转动 轴相联），通过检测、统计信号的通 断数量来计算旋转角度
用TTL 与 HTL 信号的 增量编码器
TTL 信号有零点与取消信号 HTL 信号只有零点没有取消信号
用正弦或余弦信号分辨的 增量编码器
用正弦或余弦信号表示零点与角度
增量式旋转编码器的特点：
若旋转式位置传感器测量的回转运动只是中间 值，再由它推算出与之关联的移动部件的直线位移， 则该测量方式为间接测量。
1.直接测量
直接测 量的误差较 小。
图为利 用光栅传感 器测量数控 机床工作台 位移量的现 场照片。
工作台 工作台运动方向
光栅
2.间接测量
工作台 丝杠 进给电机
x
θ
编码器
在间接测量 中，多使用旋转式 位置传感器。测量 到的回转运动参数 仅仅是中间值，但 可由这中间值再推 算出与之关联的移 动部件的直线位移 间接测量须使用丝 杠-螺母、 转轴 LED 光栏板及辨向用的A、B狭缝
AB
A
C
B
C
光敏元件
盘码及 狭缝
零位标志
增量式编码器 10码道光电绝对式码盘
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。
增量式码盘
零位标志
绝对式码盘与增量 式码盘有何区别
位置唯一 绝对
脉冲数
增量
零位标志
绝对式接触式编码器演示
4个电刷
4位二进制 码盘
+5V输入 公共码道
最小分辨角度为 α=360°/2n
光电编码器是一种角度（角速度）检测 装置，它将输入给轴的角度量，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。它广泛应用于数控 机床、回转台、伺服传动、机器人、雷 达、军事目标测定等需要检测角度的装 置和设备中。
透射式直光栅
反射式光栅
透射式圆光栅 固定
二、莫尔条纹形成的原理及特点 莫尔条纹演示
• 两光栅平行-----竖条纹
– 标尺光栅移动一个W，光电管接受光线亮暗一次 – 缺点：无法辨向
• 两光栅成微小角度θ-----横条纹 （莫尔条纹）
– 形成黑白相间的条纹 – 光栅左右移动，条纹上下移动-----可辨向 – 每移动一个栅距W，条纹移动一个间距BH
传动机构 齿距