光电编码器 【范文十篇】
光电编码器
范文一：光学编码器优点
1. 光学的材质
光电编码器之周期性结构的标准物均为玻璃材料制程，历久不变形。
2. 精确度高、耐久性良好。
光电编码器主尺和副尺上之刻线精度，可以利用雷射干涉测量仪校验，最小条纹间隔之 值可达20μm 至 10μm，再利用电路分割，所以精确度甚高。
3. 良好的保护构造。
光电编码器具有防油防尘的特性，在切削加工的环境中可进行精密量测的工作，增长量 具使用寿命。
4. 维护容易
光电编码器量测时其两尺之间并无直接接触，因此即使移动亦不产生磨损。
编码器分类及性价分析：
增量式编码器
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 缺点：
无法输出轴转动的绝对位置信息
停电后，必须从约定的基准重新开始计数。
绝对式编码器
与增量型比较：
直接读取坐标值，不需要计数器 没有累积误差
高速旋转时不必考虑编码器与电路的响应时间，最高运转速度比增量式光电编码器高 可靠性高，不会受到中断干扰的影响 电源切掉后信息不会丢失 缺点：价格高昂。
混合式绝对值编码器
增量式编码器：
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，计数用的是A、B脉冲中的一个，一般是用的A脉冲
增量式工作原理：
通道A 输出波形超前通道B
波形90°；逆时针旋转时，通道A 输出波形迟通道B 波形90°；光电编码器每旋转一圈， 输出一个基准脉冲，基准脉冲的波形中心对准通道A 输出的波形中心。
如果光栅格S0 等于S1 时，也就是S0 和 S1 弧度夹角相同，且 S2 等于S0 的 1/2，那么
可得到此次角度码盘运动位移角度为S0 弧度夹角的1/2，除以所消毫的时间，就得到此次 角度码盘运动位移角速度。
S0 等于S1 时，且 S2 等于S0 的 1/2 时，1/4 个运动周期就可以得到运动方向位和位移角
度，如果S0 不等于S1，S2 不等于S0 的 1/2，那么要1 个运动周期才可以得到运动方向位
和位移角度了。
EPC－755A增量编码器 六通道输出信号：
M法测量 鉴相与计数电路：
此计数初值设置为800H，用P口设置的
M 法又称之为测频法，其测速原理是在规定的检测时间Tc 内，对光电编码器输出的脉 冲信号计数的测速方法。
这种测量方法的误差来源于TC内的脉冲个数不已定是一个整数。解决这种问题的方法有两种一种是加大Tc一种是加大转速。
伺服系统中的测量速度用于反馈控制，一般应在0.01 秒以下。由此可见，减小测量误差的方法是采用高线数（光栅数量多）的光电编码器。
M 法测速适用于测量高转速，因为对于给定的光电编码器线数N 机测量时间Tc 条件下转速越高，计数脉冲M1 越大，误差也就越小。
T法也称之为测周法，该测速方法是在一个脉冲周期内对时钟信号脉冲进行计数的方
法。为了减小误差，希望尽可能记录较多的脉冲数，因此T 法测速适用于低速运行的场合。 与 M 法测速一样，选用线数较多的光电编码器可以提高对电机转速测量的快速性与精度。
M/T 法测速是将M 法和T 法两种方法结合在一起使用，在一定的时间范围内，同时对光 电编码器输出的脉冲个数M1 和 M2 进行计数。
实际工作时，在固定的Tc 时间内对光电编码器的脉冲计数，在第一个光电编码器上升 沿定时器开始定时，同时开始记录光电编码器和时钟脉冲数，定时器定时Tc 时间到，对光 电编码器的脉冲停止计数，而在下一个光电编码器的上升沿到来时刻，时钟脉冲才停止记录。 采用M/T 法既具有M 法测速的高速优点，又具有T 法测速的低速的优点，能够覆盖较广的转速范围，测量的精度也较高，在电机的控制中有着十分广泛的应用。
选型需要考虑的：
（1 ）分辨率
光电编码器的分辨率是以编码器轴转动一周所产生的输出信号基本周期数来表示的，即 脉冲数/ 转（PPR ）。码盘上的透光缝隙的数目就等于编码器的分辨率，码盘上刻的缝隙越多，编码器的分辨率就越高。在工业电气传动中，根据不同的应用对象，可选择分辨率通常在500~6000PPR 的增量式光电编码器，最高可以达到几万PPR 。交流伺服电机控制系统中通常选用分辨率为2500PPR 的编码器。此外对光电转换信号进行逻辑处理，可以得到 2 倍频或4 倍频的脉冲信号，从而进一步提高分辨率。
（2 ）精度
增量式光电编码器的精度与分辨率完全无关，这是两个不同的概念。精度是一种度量在 所选定的分辨率范围内，确定任一脉冲相对另一脉冲位置的能力。精度通常用角度、角分或 角秒来表示。编码器的精度与码盘透光缝隙的加工质量、码盘的机械旋转情况的制造精度因 素有关，也与安装技术有关。
（3 ）输出信号的稳定性
编码器输出信号的稳定性是指在实际运行条件下，保持规定精度的能力。影响编码器输 出信号稳定性的主要因素是温度对电子器件造成的漂移、外界加于编码器的变形力以及光源 特性的变化。由于受到温度和电源变化的影响，编码器的电子电路不能保持规定的输出特性， 在设计和使用中都要给予充分考虑。
（4 ）响应频率
编码器输出的响应频率取决于光电检测器件、电子处理线路的响应速度。当编码器高速 旋转时，如果其分辨率很高，那么编码器输出的信号频率将会很高。如果光电检测器件和电 子线路元器件的工作速度与之不能相适应，就有可能使输出波形严重畸变，甚至产生丢失脉 冲的现象。这样输出信号就不能准确反映轴的位置信息。所以，每一种编码器在其分辨率一 定的情况下，它的最高转速也是一定的，即它的响应频率是受限制的。编码器的最大响应频 率、分辨率和最高转速之间的关系如公式（1-1）所示。
（5 ）信号输出形式
在大多数情况下，直接从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低，波形也不规则， 还不能适应于控制、信号处理和远距离传输的要求。所以，在编码器内还必须将此信号放大、 整形。经过处理的输出信号一般近似于正弦波或矩形波。由于矩形波输出信号容易进行数字 处理，所以这种输出信号在定位控制中得到广泛的应用。采用正弦波输出信号时基本消除了 定位停止时的振荡现象，并且容易通过电子内插方法，以较低的成本得到较高的分辨率。
输出方式：
集电极开路输出（通用型）
长线驱动器输出
带上拉电阻和集电极开路型的最大灌电流输入为100mA；推挽输出型的最大输出电流为 50mA；差分输出型，当输入电压为5VDC 时，其输出满足RS－422 要求。
集电极开路输出
这种输出方式通过使用编码器输出侧的 NPN 晶体管，将晶体管的发 射极引出端子连接至0V，断开集电极与+Vcc的端子并把集电极作为输出端。在编码器供电 电压和信号接受装置的电压不一致的情况下，建议使用这种类型的输出电路。输出电路如图 1-3 所示。主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、 包装机械和针织机械等。
这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN 晶体管，将晶体管的发射极引 出端子连接至0V，集电极端子与+Vcc和负载电阻相连，并作为输出端。在编码器供电电压 和信号接受装置的电压一致的情况下，建议使用这种类型的输出电路。输出电路如图1-4 所 示。主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机 械和针织机械等。
线驱动输出
这种输出方式将线驱动专用 IC 芯片（26LS31）用于编码器输出电路，由 于它具有高速响应和良好的抗噪声性能，使得线驱动输出适宜长距离传输。输出电路如图 1-5 所示。主要应用领域有伺服电机、机器人、数控加工机械等。
互补型输出
这种输出方式由上下两个分别为 PNP 型和NPN 型的三极管组成，当其中 一个三极管导通时，另外一个三极管则关断。这种输出形式具有高输入阻抗和低输出阻抗， 因此在低阻抗情况下它也可以提供大范围的电源。由于输入、输出信号相位相同且频率范围 宽，因此它适合长距离传输。输出电路如图1-6 所示。主要应用于电梯领域或专用领域。
推挽式输出
这种输出方式由上下两个NPN型的三极管组成，当其中一个三极管导通 时，另外一个三极管则关断。电流通过输出侧的两个晶体管向两个方向流入，并始终输出电 流。因此它阻抗低，而且不太受噪声和变形波的影响。输出电路如图 1-7 所示。主要应用领
域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等。
绝对型角度编码器：
循环码（格雷码）
六十进制码（度、分、秒进制）码盘
二进制缺点：
存在粗误差
循环二进制（格雷码）方式不存在这样的误差。
循环二进制码需要一次码变换，变为自然二进制形式。
混合式光电编码器：
在增量式光电编码器的基础上，增加了一组用于检测永磁伺服电机磁极位置的码道。
即每 1/4 圆由四位二进制循环码分割成16 个等分位置。
根据 U、V、W 三相脉冲的高低电平关系可以判断电机磁极的当前位置。其过程是：电 机启动前，通过 U、V、W 三相脉冲的状态估算出电机磁极位置，即当前的角度，一旦电机旋转起来，光电编码器的增量式部分可以精确地检测出位置值。使用 U、V、W 信号来判断磁极位置是有误差的。
从旋转码盘读出的光电信号经光电放大器和模拟信号多路转换器，送至A/D 转换器后 者实际上是一种细分插值电路，用以获得高分辨率的测量脉冲。服冲数由一大容量的绝对值 二进制可逆计数器计数。该计数器由备用电源供电，确保在断电时，也不丢失数据。在第一 次安装机床时，对绝对零点进行调整以后，计数器永远不会被清零，所以它的计数代表了机 床的绝对位置。内循环码读出的 4 ×16个位置／转，代表了一周的粗计角度检测．它和永磁伺服电机四对磁极的结构相对应，可实现对永磁伺服电机的磁场位置的控制。
范文二：1、磁电式编码器和传统的光电编码器有什么不一样的地方：
光电编码器是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并获得信号的一类传感器，主要用来测量位移或角度。传统的光电编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性及精度可以达到普通标准、一般要求，但容易碎。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码盘差一个数量级。塑料码盘是经济型的，其成本低，精度和耐高温达不到高要求。而磁电式编码器采用磁电式设计，通过磁感应器件、利用磁场的变化来产生和提供转子的绝对位置，利用磁器件代替了传统的码盘，弥补了光电编码器的这一些缺陷，更具抗震、耐腐蚀、耐污染、性能可靠高、结构更简单。光电编码器是通过在码盘上刻线来计算精度，所以精度越高，码盘就会越大，编码器体积越大，并且精度也不是连续的。磁电式编码器则没有这样的限制，可以做到体积很小，精度高，特别是绝对值编码器要求精度高，更适合用磁电编码器。
2、 磁电式增量编码器和磁电式绝对值编码器：
绝对型编码器能够记忆设备的绝对位置，角度和圈数。即一旦位置、角度和圈数固定，什么时候编码器的示值都唯一固定，包括停电后上电。增量型编码器做不到这一点，一般增量型编码器输出两个A、B脉冲信号，和一个Z(L)零位信号，
A、B脉冲互差90度相位角，通过脉冲计数可以知道位置，角度和圈数不断增加，通过A,B脉冲信号超前或滞后可以知道正反转，停电后，必须从约定的基准重新开始计数。增量型编码器测量位置，角度和圈数时，需要做后处理，重新投电要做“复零”操作，所以，虽然增量型编码器比绝对型编码器在价格上便宜一些，但随着我国自动化程度的提高，绝对值编码器必然会逐步取代增量编码器，还有因为磁电编码器技术特点的原因，成本以逐步接近增量编码器。
3、MODBUS、CANopen、PROFIBUS的应用领域以及他们的区别：
MODBUS、CANopen、PROFIBUS都是总线型的，总线型编码器是多个编码器各以一对信号线连接在一起，通过设定地址，用通讯方式传输信号，信号的接收设备只需一个接口，就可以读多个编码器信号。总线型编码器可以节省连接线缆、接收设备接口，传输距离远，在多个编码器集中控制的情况下可以大大节省成本。
以上三种类型编码器分别遵循MODBUS、CANopen、
PROFIBUS的协议。他们的区别就是他们的区别是接口输出设备所遵循的协议不一样。国内已经成功研制出MODBUS、CANopen、PROFIBUS等总线型编码器，并通过实际证明完全可以替代欧美进口产品，并且在价格和货期上具有明显优势。
4、绝对值单圈和多圈磁电式旋转编码器：
单圈绝对式编码器，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对式编码器。
如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对式编码器。
国内运用钟表齿轮机械的原理，当中心齿轮旋转时，带动另一组齿轮（或多组齿轮），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复。
多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。
多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。
5、在编码器选型时应注意的一些问题：
机械方面：设备安装方式（出轴型、半空心型、通孔型等），外径，轴径，扭矩，出线方式，防护等级（工作环境如何），要求的机械转速等；
电气方面：增量型或者绝对值型，分辨率，电压，输出形式，响应频率等。
6、如果只是干扰源的问题使编码器无法应用，这个问题该如何判断：
编码器属精密元件，这主要因为编码器周围干扰比较严重，比如：是否有大型电动机、电焊机频繁起动造成干扰，是否和动力线同一管道传输等。
选择什么样的输出对抗干扰也很重要，一般输出带反向信号的抗干扰要好一些，即A+~A-,B+~B-,Z+~Z-，其特征是加上电源8根线，而不是5根线(共零)。带反向信号的在电缆中的传输是对称的，受干扰小，在接受设备中也可以再增加判断（例如接受设备的信号利用A、B信号90°相位差，
读到电平10、11、01、00四种状态时，计为一有效脉冲，此方案可有效提高系统抗干扰性能（计数准确））。
就是编码器也有好坏，其磁钢\电子芯片\内部电路\信号输出的差别很大，
如果出现编码器信号不好的情况，请先按照以下步骤
①排除(搬离、关闭、隔离)干扰源，②判断是否为机械间隙累计误差，③判断是否为控制系统和编码器的电路接口不匹配（编码器选型错误）；①②③方法偿试后故障现象排除，则可初步判断，若未排除须进一步分析。
判断是否为编码器自身故障的简单方法是排除法。现在我公司编码器已大规模生产，技术生产已成熟运用，产品故障率控制在千分之几。排除法的具体方法是：用一台相同型号的编码器替换上去，如果故障现象相同，可基本排除是编码器故障问题，因为两台编码器同时有故障的小概率事件发生可能很小，可以看作为0。假如换一台相同型号编码器上去，故障现象立刻排除，则可基本判定是编码器故障。
范文三：光电编码器分类和选择
光电编码器分类和选择
编码器Encoder为传感器(Sensor)类的一种，主要用来侦测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，除了应用在产业机械外，许多的马达控制如伺服马达、BLDC伺服马达均需配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出所以应用范围相当广泛。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，分为增量式编码器和绝对式编码器。光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移—数字变换的，从50年代开始应用于机床和计算仪器，因其结构简单、计量精度高、寿命长等优点，在国内外受到重视和推广，在精密定位、速度、长度、加速度、振动等方面
得到广泛的应用。
a.增量式编码器特点：
增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。需要提高分辨率时，可利用 90 度相
位差的 A、B 两路信号进行倍频或更换高分辨率编码器。
b. 绝对式编码器特点
绝对式编码器有与位置相对应的代码输出，通常为二进制码或 BCD 码。从代码数大小的变化可以判别正反方向和位移所处的位置，绝对零位代码还可以用于停电位置记忆。绝对式编码器的测量范围常规为
0—360 度。
增量型旋转编码器
轴的每圈转动，增量型编码器提供一定数量的脉冲。周期性的测量或者单位时间内的脉冲计数可以用来测量移动的速度。如果在一个参考点后面脉冲数被累加，计算值就代表了转动角度或行程的参数。双通道编码器输出脉冲之间相差为90?。能使接收脉冲的电子设备接收轴的旋转感应信号， 因此可用来实现双向的定位控制；另外，三通道
增量型旋转编码器每一圈产生一个称之为零位信号的脉冲。
增量型绝对值旋转编码器绝对值编码器为每一个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值。特别是在定位控制应用中，绝对值编码器减轻了电子接收设备的计算任务，从而省去了复杂的和昂贵的输入装置：而且，当机器合上电源或电源故障后再接通电源，不需要回到位
置参考点，就可利用当前的位置值。
单圈绝对值编码器把轴细分成规定数量的测量步，最大的分辨率为13位，这就意味着最大可区分8192个位置+多圈绝对值编码器不仅能在一圈内测量角位移，而且能幸，J用多步齿轮测量圈数。多圈的
圈数为12位，也就是说最大4096圈可以被识别。总的分辨率可达到25位或者33，554，432个测量步数。并行绝对值旋转编码器传输位
置值到估算电子装置通过几根电缆并行传送。
增量型→绝对型编码器
旋转增量值编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来计算其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备计算并记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的结果出
现后才能知道。
解决的方法是增加参考点，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。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。
在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。
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，于是就有了绝对编码器的出现。
绝对值旋转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，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的
影响，由于绝对值编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可
靠性大大提高了
从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器
单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈
绝对值编码器。
编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是每个位置编码唯一不重复的，而
无需记忆。
多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多， 这样在安装时不必要费劲找零点， 将某一中间位置作为起始点就可
以了，而大大简化了安装调试难度。
绝对值编码器的信号输出
绝对值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出等，单圈低位数的编码器一般用并行信号输出，而高位数的和多圈的编码器输出信号不用并行信号（并行信号连接线多，易错码
易损坏），一般为串行或总线型输出。其中串行最常用的是时钟同步串联信号（SSI）；总线型最常用的是PROFIBUS-DP型，其他的还有DeviceNet, CAN, Interbus, CC-link等；变送一体型输出使用方便，
但精度有所牺牲。
范文四：光电编码器
——角位移,线位移及转速传感器.
编码器是以数字化信息将角度、长度的信息以编码的方式输出的传感器，其具有高精度,大量程测量,反应快,数字化输出特点;体积小,重量轻,机构紧凑,安装方便,维护简单,工作可靠。
编码器以测量方式来分，有直线型编码器,角度编码器,旋转编码器。 如以信号原理来分，有增量型编码器,绝对型编码器。
增 量 型 编 码 器 (旋转型)
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、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，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。
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。
编码器码盘的材料有玻璃、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。
分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的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5~10000线。
编码器机械外型—编码器以转轴类型分，有轴型和轴套型；以外形特征和安装法兰分，有同步法兰,夹紧法兰,紧凑型;轴套型又有半空型、全空型、大轴径型。
编码器轴径—编码器轴径有6毫米*、8毫米、10毫米*、12毫米，轴套型的有8毫米、10毫米、12*毫米、大口径20—50*毫米，带*号的是常规规格。
机械转速和电气转速
编码器的机械转速以每分钟最大可以旋转多少圈表示—
编码器的电气转速也称为开关频率，是读取每个脉冲信号的反应速度，以每秒多少次表示—Hz
最大工作速度应同时兼顾编码器的机械转速、电气转速以及编码器后续接收设备的开关频率。
Nmax=Fmax×60/Z ; N—min-1 ;F—Hz
信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的
信号接收设备接口应与编码器对应。
信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低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、判断正反向和测速。
A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。
A、A-，B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为0，衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离。
对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。 对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米。
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。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是：
1.2.1可以直接读出角度坐标的绝对值；
1.2.2没有累积误差；
1.2.3电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。
一、旋转编码器的原理和特点：
旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器。当旋转编码器轴带动光栅盘旋转时，经发光元件发出的光被光栅盘狭缝切割成断续光线，并被接收元件接收产生初始信号。该信号经后继电路处理后，输出脉冲或代码信号。其特点是体积小，重量轻，品种多，功能全，频响高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能稳定，可靠使用寿命长等特点。
1、增量式编码器
增量式编码器轴旋转时，有相应的相位输出。其旋转方向的判别和脉冲数量的增减，需借助后部的判向电路和计数器来实现。其计数起点可任意设定，并可实现多圈的无限累加和测量。还可以把每转发出一个脉冲的Z信号，作为参考机械零位。当脉冲已固定，而需要提高分辨率时，可利用带90度相位差A，B的两路信号，对原脉冲数进行倍频。
2、绝对值编码器
绝对值编码器轴旋转器时，有与位置一一对应的代码（二进制，BCD码等）输出，从代码大小的变更即可判别正反方向和位移所处的位置，而无需判向电路。它有一个绝对零位代码，当停电或关机后再开机重新测量时，仍可准确地读出停电或关机位置地代码，并准确地找到零位代码。一般情况下绝对值编码器的测量范围为0～360度，但特殊型号也可实现多圈测量。
3、正弦波编码器
正弦波编码器也属于增量式编码器，主要的区别在于输出信号是正弦波模拟量信号，而不是数字量信号。它的出现主要是为了满足电气领域的需要－用作电动机的反馈检测元件。在与其它系统相比的基础上，人们需要提高动态特性时可以采用这种编码器。
为了保证良好的电机控制性能，编码器的反馈信号必须能够提供大量的脉冲，尤其是在转速很低的时候，采用传统的增量式编码器产生大量的脉冲，从许多方面来看都有问题，当电机高速旋转（6000rpm）时，传输和处理数字信号是困难的。在这种情况下，处理给伺服电机的信号所需带宽（例如编码器每转脉冲为10000）将很容易地超过MHz门限；而另一方面采用模拟信号大大减少了上述麻烦，并有能力模拟编码器的大量脉冲。这要感谢正弦和余弦信号的内插法，它为旋转角度提供了计算方法。这种方法可以获得基本正弦的高倍增加，例如可从每转1024个正弦波编码器中，获得每转超过个脉冲。接受此信号所需的带宽只要稍许大于100KHz即已足够。内插倍频需由二次系统完成。
范文五：绝对式光电编码器
（一)绝对式光电编码器的结构与原理
绝对式光电编码器的核心部件是编码祝．纳码盘内透叫区及不透明区组成。这些：透明区
反不透明K按
定编码构成，编码盘L码道的条数就是数码的位数。阁13
[u(a)所不为——
个4垃自然：：进制编码册的编码盘。钽电容长涂黑部分力个透明R，输：U为“117，则主白部分为透叨
K。输i11为“o”．它毛4条码道，对应诲一条码道有一个光电冗件木接收透过编码双的光线。当
编仍痞；与被测物转抽
赵转动时．片采用n位编码盘．则能分辨的角度为：
o——36()。／2”
自然二进制码虽然简单．但存在着使用上的问题．这是巾于团束转换点处位置不分叫而引
起的粗大娱差。例如，在出7转换到8的位量时光束要通过编码盘?)111利1000的交界处(或
称汉越区)。山1编悦捻的制造工艺和光敏元件女装的误差．有可能使汝数头的最内圈(而位)
定价值世上的光电几件比其余的超前或落后一点．这构导致可能出现两种极洲的读数值，即
1111和oooo，从而引起读数的粗大误差．这种误差是绝刘不能允许的。
为了避免这种误差．uJ采用格雷码(G，3y code)图案的编码投，表13
3结出丁格箭码和
自然：：进制码的比较。山此表uJ以看出，格雷码具有代码从任何值转换到相邻值时字节各位
数户仅有一位发生状态变化的特点；闹自然二进制码则不同，代码经常有2—3位甚至4位数
值间N史化的情况。希迪电子这样，采用格雷码的方法即使发生前述的错移．由于它在迎位时相邻界面
团案的转换仅仅发小一个最小量化中仿(最小分辨率)的此变，因而不会产生粗大误差。这种
编码力法称作单位距离性码，是常采用的方菇。
绝对式光电编码器刘府每一条码道有——个光电元件，当码道处于不向角度时，经光电转换
的输出就呈现山不同的数码、如田13—10(b)所不。它的优点是没有触点磨损，因而允许转速
高．员外届缝隙宽度LJJ做得更小，所以精度也很高，其缺点是结构复杂、价格高、光源寿命短。
国内已有14
他编码器的定型产品。
图门—II所示为绝对式光电编码器测角仪的原理问。在采用循环码的情况下，每一码道
有一个光电冗件；在采用二进码或其他需要“纠错”即防止产生粗大误差的场合下，除最低位
外，其他各个码道均需要双缝和两个光电入件。
根据编码盘的转角位置，单片机各光电元件输出个同大小的光电信号，这些信号经放大后送人鉴
幅电路，以鉴别各个码道输出的光电信号对应于”o”态或“177态。经过鉴幅后得到一组反映转
角仿首的编码，将它送入济存器。在采用二进制、十进制、度分秒进制编码盘或采用组合编码
盘时，仑时为了防止产牛粗大误差要采取“纠钳”措施，“纠诺”措施h2d锗电路完成。有些还要
经过代码变换．再经译码显示电路显示编码盘的转角位童。
[二)绝对式光电编码器的主要技术指标
绝对式光电编码器有如—F主堡技术指标：
分辨率指每转—‘用所能产生的脉冲数。由于刻纹和16心误差的限制，码盘的图案不能过
细，一般线宽20一30fIIn。进一步提高分辨率dJ采用电子细分的入。法．现已经达到100倍细分
2．输出信号的电特性
表不输出信号的形式(代码形式、输出波形)利倍导电平以及电源要求等参数称为输出信
弓的电特性。
3．频率特性
频率持性是对高速转动的响应能力，钽电容取决于光敏器件的响应和负载电阻以及转子的机械
悯星。——舱的响府频率为30一80kIIz，最高可达100k11z。
人使用特性
使用特性包括器件肋几何尺寸和环境温度。通常采用光敏元件温度差分补偿的方法
温度范围达-5~+50℃。外形尺寸由帕不等．随分辨率提高而加大。wxq$#
范文六：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。但是由于运动部分和静止部分之间的间隙所导致
的光线衍射和光电器件的特性，使得到的波形近似于正弦波，而且其幅度与码盘的分辨率无关。
在图12.1的设计中安排了六组这样的挡板和光电器件组合，其中两组用于产生定位(index)脉冲信号I（有的文献中为Z）。其他四组由于位置的安排，产生4个在相位上依次相差90°的准正弦波信号，分别称为A、B、A和B。将相位相差180°的A和A送到一个比较器的两个输入端，则在比较器的输出端得到占空比为50%的方波信号A。同理，由B和B也可得到方波信号B。这样通过光电检测器件位置的特殊安排，
得到了双通道的光电脉冲输出信号A和B（见图12.3）。这两个信号有如下特点：
(1)两者的占空比均为so%；图12.3双通道信号的形成
(2)如果朝一个方向旋转时A信号在相位上领先于B信号90°的话，那么旋转方向反过来的时候，B信号
在相位上领先于A信号90°。
这种双通道信号的特点为测量分辨率的提高和方向信号的获取提供了条件。
占空比为so%的方波信号A和B中有4个特殊的时刻，就是它们波形的前沿和后沿。
两个信号的前后信号在波形的一个周期中是按90°平均分布的。将这些沿信号取出并加以利用，可得到4
倍频的脉冲信号，这样就可把光电编码器的分辨率提高到4倍。
图12.4是一个由数字电路组成的处理电路，在这个电路中采用了施密特输入的反相器、异或门、或门和D触发器。电路中各处波形如图所示，用虚线隔开分别表示正转和反转两种情况下的波形。可以看到该电路产生4倍频计数信号和方向信号。使用这些信号再加上定位脉冲的配合，电子线路就可以通过对脉冲的计数来确定运动系统的位置。可以采用计数器使得其在转轴朝某一方向旋转时进行增数，而在朝相反方
向旋转时进行减数，这样就可以在不掉电的前提下保持对绝对位置的记忆。
望远镜的轴角位置指示
图 3.17 一个八位编码器的(a)码盘和(b)编码器的工作原理图
近代工业已经为望远镜的轴角系统提供了一系列的轴角位置指示装置。这些装置包括光电编码器，圆感
应同步器以及光栅刻尺。
(1)光电编码器
光电编码器是一种二进制光电位置指示器，其基本原理是由不同等分的明暗相间的条纹，通过光电元件取得角度位置的二进制数字信号，最后进行解码取得角度位置的绝对值或相对值。绝对编码器的码形总是唯一的，这种码形给出了长度或角度的位置。光电编码器由光源，码盘和光电接收器所组成。码盘是编码器中的最重要的器件。图3.17是一个八位编码器的码盘和编码器的工作原理图。这里的码盘是一种自然码盘。绝对编码器的码形有多种形式。一种叫做格瑞码 的码盘特别适用于光学编码器（见图3.18(a)）。这种
码盘每进一格仅改变一个数码，不易产生错码现象。
图 3.19 增量编码器码盘脉冲信息细分的工作原理，图中z表示零位
光电编码器的另一类是增量编码器。增量编码器的码盘如图3.18(b)所示。它的码盘是由明暗相间的条纹所构成。一般来讲同样分辨精度的增量编码器要比绝对编码器便宜得多。增量编码器还有一些提高分辨精度的方法。通常增量光栅码盘有四个刻道，其中两个是明暗相间的条纹码，另外两个是电源亮度指示码。这两个条纹码之间相互错开，这样这种码盘的编码器就不但可以给出码盘运动的角度和大小，而且可以给出码盘运动的方向。同时当光栅码盘的方波脉冲信息输入到顺时针 和逆时针 的增减计数器中时，这种两个条纹码的方波信息就可以分解为一倍、两倍或四倍的精细信号以提高编码器的分辨本领。如果光栅码盘的
质量好，这种精细的四倍的信号可以精确到每一个信号脉冲的二分之一。
为了获得更为精细的分辨本领一种用光栅读头的方法可以达到这个目的。（见图3.20）这时在旋转光栅
的后面加上了一个小的子光栅。当相干光照射在光栅盘上时，在子光栅面上的光强为(leki,1999)：
图 3.20 增量编码器中子光栅码盘细分的工作原理图(leki,1999)
式中t1是光栅的投射率。如果第一个光栅的周期是p ，第二个光栅的周期也是p 。用w作为在焦面上的
空间频率，则在焦面上的光能量为：
图 3.21增量编码器中子光栅码盘细分的光强信号和位移的关系，A.U表示任意
单位(leki,1999) Reprinted with permission from Taylor & Francis, Inc.。
当M=0时这一信号的光能量可以表示为一个级数形式。如果只取前面的两项的话，则焦点的光能是 的余弦函数。这样通过电细分，我们还可能获得更为精细的分辨精度。在实际应用中可以用四组子光栅，同时用于上下两组条纹上以提高电细分的精度。但是正如图3.21所示周期光栅的焦点能量并不是真正的余弦曲线，所以如果采用如图3.22所示的调制子光栅其焦点能量才是真正的余弦曲线，则细分后的分辨率精度就会更为准确。另外应用调制平行光源的方法，使用两个面积不同的面光源也可以使焦点能量成为正确的余弦函数。通过应用不同分辨率的增量光栅的组合，可以获得不同频率的正弦和余弦的值，这样就可制成精度非常高的绝对编码器。一般这种高精度的编码器总有多个码道，它们是直流参考码以及三至十五位的
正余弦码。
图 3.22 增量编码器的两种调制子光栅的光栅具体尺寸(leki,1999)
现代光栅技术结合 的本身的精度也可以极大地提高光电编码器的精度。一个16位的增量编码器，如在其码盘上加上16位的绝对码图案，通过 使增量码两相邻条纹同时成像，则 会给出码盘的精确位置，以至于获得24位以上的绝对编码器的精度，这是十分重要的技术进展。
(2)圆感应同步器
另一种类似的轴角编码装置是圆感应同步器。与光电编码器不同，圆感应同步器是一种模拟装置。各个数值的变化是连续的，而不是跳动式的。圆感应同步器的基本原理如图3.23所示，它由定子和动子所组成。它的动子只有一个线圈，而在它的定子上，有 个线圈构成 个极。它的每一个线圈之间的夹角是 度。当在动子中输入交流电压 ，并且动子轴线和定子的零点偏离一定角度 时，则在定子上的各个线圈内就会产生不同量的电流。如图3.24中所示，有：
图3.23 圆感应同步器的基本原理
图3.24 圆感应同步器定子上的各个线圈内的输出电压
式中 是一比例常数。如果将定子上的线圈如图3.23中所示互相连结起来，则在定子上就会产生如下的电
利用圆感应同步器这一特性，就可以用来测定微小角度的变化。在使用圆感应同步器时为了测定角度的绝对位置，还要加上一个粗码盘。比较光电编码器，圆感应同步器有如下几个好处：(a)线圈动定盘比较便宜，
(b)对环境要求较低，可以用于温度变化和有振动的场合。
(3)编码器的应用和其它角度测定方法
应用光电编码器在控制回路中要采用数模转换装置，而圆感应同步器可以直接用于同步驱动的控制。不过它们两种都能实现轴角位置的绝对指示或者增量指示。它们的位置精度高，误差的重复性能好，只是高位数的指示器价格较高。光栅带尺加摩尔条纹的轴角指示方法是近年新发展起来的，这种方法特别适用于大口径的望远镜。这种光栅带尺的精度约小于1微米，一般是均匀地粘贴在大型驱动轮的边缘，并通过摩尔条纹给出高达 的分辨精度。光栅带尺的缺点是不能保证全部条纹的一致性，这需要在计算机控制中使用
列表法予以校正。在望远镜中光栅带尺常用于位置的绝对定标。
望远镜绝对定位精度是为了准确导星、定位的需要，而增量定位则是为了精确导星的要求。因此增量编码器要求有较高的分辨精度。绝对编码器可以直接与望远镜传动轴连接，这时位置指示没有其它的误差因素。但是有的时候由于编码器的位数较低或者望远镜传动轴需要通过光线，也可以将编码器装置在第一级齿轮付上。这时编码器的分辨精度得到放大，但同时齿轮的误差也将影响角度绝对值显示的精度。这一误差对绝对位置定标有很大的影响。但是近年来有不少望远镜采用了分辨精度高的增量放大指示装置，而使用别的重复性极好的装置，如高灵敏度的水平仪或者特别的光栅刻线来提供轴角位置的绝对零点，这样就不再需要昂贵的绝对编码器了。在一些较新的望远镜中还有利用精密电磁开关来作为轴角绝对位置的编码，这种电磁开关的重复性精度约为1微米。在这种设计中每隔10或者15度就安装一个精密电磁开关。在每一个精密电磁开关之间，使用增量编码器，甚至可以使用磨擦面来带动一个低位的增量编码器。这种设计要比较其它设计成本更低。各种编码器都要进行正确的安装，才能发挥其分辩精度。当编码器和轴连接时，最重要的就是要避免在编码器轴上施加任何力和力矩。因此编码器的联轴器应该在轴向和径向上强度比较低，而在圆周方向上强度很高。
对于新型的六杆平台式的望远镜，有的还安装了一种叫光纤谐振陀螺仪的测角装置。一种光纤谐振陀螺仪总共包括三个光纤回路。从频宽很小的激光二极管向一根光纤的一端发出一束光，同时这一光纤的末端绕回到起始端并与起始端处的光纤通过一个光藕合器藕合，形成一个在两个方向上都有光线通过的回路。在这个回路的中部，又有另一个光藕合器使得第一个回路和第二个光纤环实现藕合。同时在第二个光纤环中的对面又有第三个光藕合器以实现第二光纤环和第三光纤回路的藕合。第三光纤回路是一个开环回路，两端和探测器相连。这种系统中如果所有的回路和藕合器均为固定的并且在第二个光纤回路中两个藕合器正好位于回路的对称点上，它就会对一个特定的波长的光产生谐振。而当第二个回路相对于第一个回路有一个很小的转角时，在第二个回路中会在一个方向上的光路增加，而在另一个方向上的光路减少，因此新的系统会在两个不同的频率上产生谐振。比较原有的谐振频率，其中一个频率要大些，另一个则小些。测量谐振频率的变化就可以来了解角度的变化，以达到角度测量的目的
范文七：一、光电编码器安装
安装要求：
安装在主轴，与版辊同步，即版辊转动一周，光电编码器转动一周。
转动平稳无震动，高速旋转时不打滑。
检查：光电编码器安装完毕后，要进行正确性测试。测试可以通过系统中的码盘测试一项来检测光电编码器的好坏。也就是监测时系统显示有每道的脉冲数和系统检测到的机械速度。编码器每转一圈应该有1000个脉冲。输入实际版辊周长，点击开始，观察速度是否与机器上显示速度相符，脉冲数是否为1000。
注意事项：轻拿轻放，安装时请勿敲击。尽量使用连轴节以实现软连接（编码器内部为精密玻璃仪器。）
二、控制单元安装
安装步骤：
1：打开塑料包装。安装时防止金属尘屑进入顶部插座。
2：打开下部小盖。
3：将单元固定于机组正面，明显且易操作的地方。
注意事项：
记录每组单元侧面编号，并且记录各个编号单元安装在那个机组，防止安装过程中损坏标签给后面调试工作带来不便。
三、光电眼安装：
安装要求：
1：打开封装，将光电眼固定在固定架上。
2：光电眼可以在方钢导辊上自由滑动。
3：详细要求参考右图所示
四、机柜：
安装要求：放置于收料端干燥通风处。切忌雨淋。尽量采用单独电源。单独接地线。
注意事项：安装时轻拿轻放，开箱时禁止猛烈敲击
五、显示器安装：
安装要求：显示器在机柜内安装平稳，保证显示器电源接触良好。
确保显示器开关打开。确保触摸屏控制盒接触良好。
注意事项：轻拿轻放。
六、大线安装：
安装要求：
1：使用单独线槽，与强电分离。
2：机器运转时绝对不能磨损或者挤压大线。
3：远离溶剂，防止腐蚀。
注意：在执行以下操作时，请切断电源，保证工具绝缘良好，严格遵守安全操作规程，仪器轻拿轻放。
现象一：电源接通后显示器无显示，但工控机运转正常。
原因：显示器电源没接好或者显示器开关没有打开。
方法：打开后盖，检查电源，打开显示器开关。如果显示"NO SINGAL INPUT"请检查显示器到工控机蓝色插头是否接触良好。
现象二：工控机启动后报警。
原因：硬件故障，在运输过程正中颠簸，造成板卡松动。
方法：关断电源，打开工控机顶盖，将板卡拔出，按原位插好固定。固定工控机顶盖。打开电源。
现象三：启动不报警，但不能进入系统。
原因：BIOS设置被误改。
方法：请参照相关"BIOS参数设置"修改。
现象四：正常启动后进入主画面，但触摸屏不响应。
原因1：触摸屏控制盒未接好。（触摸屏控制盒外置）
方法：打开后盖，检查连接于显示器后端的控制盒插头，是否接触良好。
原因2：触摸屏电源接触不良。
方法: 切断电源，打开前盖，检查，触摸屏电源插头与信号插头是否插好。详细位置参看22页机柜内部接线部分。
原因3：触摸屏安装不合适。
方法：关断电源，拿出显示器，打开后盖，选择绝缘良好的工具。松动四角螺钉。（注意安全！） 现象五： 正常印刷时，手动印刷一切正常，但信号会从门内移出。
原因1：安装在主轴上的光电编码器与版辊不同步。
方法: 改变齿轮传动比，使编码器和版辊同步。
原因2：光电编码器转动时打滑。
方法： 停机！上紧连轴节顶丝。
现象六：正常印刷时，信号从门内慢慢移出。
原因：版辊松动。
方法：检查并重新装好版辊。
现象七：机器空转时，信号基线上出现干扰信号，而且幅度较大。
原因1：光电编码器安装不合适。
方法：检查编码器转动过程是否有抖动，如有，请重新安装。
原因2：电源干扰。
方法：更换电源位置，尽量使用单独电源。
现象八:正常印刷过程中出现，换料后出现超差报警或者失效报警。
原因1：料膜边不平或者有荷叶边。
方法：建议更换料膜。
原因2：张力控制不合适。
方 法：适当调整张力。
原因3：料膜偏移，色标没有印上，导致电眼检测不到信号。
方法： 在放料处移动料膜横向。
现象九：色标T1,T2信号上有很多脉冲信号。并且经常出现超差报警和失效报警。 原因1：料膜边油墨点太多，对电眼造成干扰。
方法：清除版辊油墨。
原因2：料膜离反光板太远，料膜抖动。
方法： 调整反光板，使反光板尽量靠近料膜。
范文八：光电编码器的应用
(一)位置测量
把输出的脉冲／和2分别输入到可逆汁数器的正、反计数端进行计数，呵检测到输出脉
冲的数虽，把这个数量乘以脉冲肖星(转角／脉冲)就可测山编码盘转过的角度。为了能够得到
绝对转角，在起始位置，刘uJ逆计数器清零。
在进行直线距离测量时，希迪电子通常把它装到伺服电动机轴上，伺服电动机又与滚珠丝杠相连，
当伺服电动机转动时，由滚珠丝杆带动丁作台或刀具移动，这时编码器的转角对应直线移动部
件的移动量，因此，可根据伺服电动机和丝杠的转动以及丝杯的导程来计算移动部件的位置。
光电编码器的典型应用产品足铀环式数显农，它是一个将光电编码器与数字电路装在一起的
数字式转角测量仪表，其外形如图13—l 2所示。它适用r—车床、铣床等中小型机床的进给虽
和位移旦的姬示。
例如，将轴环式数显表安装在车床进给到度轮的位置，就可直接读出整个进给尺寸，从而
可以避免人为的读数误差，提高加工精度，特别是在加工无法直接测量的内台阶孔和用来制
作多头螺纹时的分头，更显得优越。它是用数显技术改造老式设备的一种简单易行手段。
轴环式数显表出厂设置有复零功能，可在任意进给、位移过程中设置机械零位。因此使用
特别方便：
(二)转速测旦
转速可出编码器发11l的脉冲频率或脉冲周期来测旦。利用脉冲频率测量是在结定的时间
内对编码器发山的脉冲计数，然后出下式求出其转速(单位为r／min)
图13—13(a)所示为用脉冲频率法侧转速的简图，在给走f时间内，使门电路选通．编码器
输li G脉冲允许进入计数器计数，这样可算出f
时间内编码器的平均转速。
利用脉冲周期测量转速，钽电容且通过计数编码器一个脉冲间隔内(脉冲周期)标淮时钟脉冲个
数来计算其转速、转速(单位为r／min)
可由下述公式计算：
闯13—13(b)所示为用脉冲周期测量转速的简图，当编码器输出脉冲正半用时选通门电
路，标准时钟脉冲通道控制门进入计数器计数，计数器输出从，即可用上式计算E9l其转速。wxq$#
关键词： 光电编码器、绝对式、增量式
摘要 ：本文对现有的光电编码器的原理进行了介绍，并对常用的几种编码器的原理、信号类型等着重进行了介绍。 正文：
旋转编码器是集光、机、电精密技术于一体的高新技术结晶。通过光电转换，可将输出
轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出。
旋转编码器属于光栅传感器中的一种，首先先介绍一下光栅传感器。根据其运动方式不
同，光栅传感器可以分为长光栅（传感线性位移，用于直线运动中）和圆光栅（传感角度位移，用于旋转运动中）。根据其输出信号波形可分为正弦波输出信号光栅和方波输出信号光栅。按照光线透射方式不同可分为透射光式光栅和反射光式光栅。
图1：直线光栅和圆形光栅
旋转编码器就属于光栅传感器中的圆形光栅。而旋转编码器根据输出信号不同，又可以
分为增量式编码器和绝对式编码器。以下就分别给以介绍。
一、编码器分类
1、 增量式编码器
增量式编码器是随着轴的旋转，输出一系列的信号序列。在一个参考点后的脉冲数累加，可以反映转动的角度或者行程的长度。一般输出信号包括A、A-、B、B-、Z、Z-六路输出。典型的编码器为：12VOC输出的增量式编码器。
可以获取较高的精度和输出分辨率。 脉冲串行输出。 缺点：
无法获取转轴的绝对位置。
2、 绝对式编码器
绝对值编码器是为每一个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值，一般都做成二进制编码。
图2：绝对式编码器原理图
可以获取转轴的绝对位置 缺点：
分辨率无法做到很高
存在读数模糊问题（可以通过采用循环二进制码的方式来解决）
3、 混合式编码器
该种编码器是采用了绝对式编码器和增量式编码器的优点，将两者结合在一起，同时提供较低分辨率的绝对值位置信号，也提供较高分辨率的增量脉冲信号。典型的编码器为：正
余弦编码器和UVW编码器。
二、常用编码器实例介绍
1、 OC编码器
OC输出编码器实际上是在实际使用中常用到的编码器类型，其输出信号为开路集电极输出，因而称其为OC输出。其输出信号有A-、A+、B-、B+、Z-、Z+；具体信号关系和UVW编码器中的信号关系完全相同，具体参照图3。
2、 UVW编码器
UVW编码器是典型的混合式编码器，其输出信号有A-、A+、B-、B+、Z-、Z+、U-、U+、V-、V+、W-、W+十二路信号，其中A、B、Z信号组成了增量式编码器，U、V、W信号组成了了绝对式编码器。由下图可以看出：
A、B信号正交，互差90度，占空比为50％，Z信号为每周一个脉冲；
UVW信号则为互差120度、占空比为50％的信号，将每周分为6个不同的区域，根据UVW信号的六种不同的组合来确定现在所处的区域。（组合111、000没有使用）；
以上同组正负信号之间为反相关系。
图3：UVW编码器信号波形
在实际使用中的UVW编码器，其UVW信号产生的原理是采用了磁性编码器的原
理，因而在使用中要求其极数与电机的极数相同。在选用UVW编码器时，一定要注意根据实际使用的电机极数来进行选择，如果极数不匹配，将无法正常使用。
输出信号为数字信号，抗干扰能力比较强。
由于采用数字信号，其分辨率比较低，相同线数的编码器，其极数越大，分辨率越
低。（相对于正余弦编码器而言）。
不同极对数电机之间不能互换使用，通用性比较差。 3、 正余弦编码器
正余弦编码器也是一种典型的混合式编码器，其输出信号有A-、A+、B-、B+、R-、R+、C-、C+、D-、D+十路信号，其中A、B、R信号组成了增量式编码器，C、D信号组成了了绝对式编码器。同样，同组正负信号之间也是完全的反相关系。
正余弦编码器之所以称为正余弦式，是由于其输出信号（除R信号外）全部为模拟的正弦信号。具体信号之间的关系如以下所示：
图4：ch1 A-、ch2 B-、ch3 A+波形图
图5：ch1 D＋、ch2 C+、ch3 D－波形图
图6：C+、R+信号波形图
注：由于测试的编码器线数为2048，且电机运行在相同的转速，由此可以看出A、B信号与C、D、R信号之间的频率倍数关系为2048。其中A、B信号之间互差90度、C、D信号之间互差90度，是正交关系。 优点：
输出为模拟信号，其分辨率在理论上可以达到无限大，只与软件的采样速率有关。 不同极数电机之间可以互换使用，通用性比较强。
模拟信号，在实际使用过程中容易受干扰。
三、编码器输出信号类型
编码器信号输出类型一共可以分为以下几种：OC（开路集电极）输出、推挽输出（即表中的互补输出）、电压输出、差动（分）输出这四种，其中，出于增强驱动能力，增加传输距离的考虑，大部分情况下采用OC输出和差动（分）输出。具体可以参见下表：
四、编码器使用中的注意事项
1、 影响编码器精度的因素
a、 由光栅刻制偏差直接产生的 b、 由光栅对轴承偏心引起的 c、 由轴承径向跳动引起的 d、 信号数字化处理中的内插误差
e、 环境温度引起的（光电器件输出漂移）
f、 供电电压与额定值的差异引起的（不能超过编码器电压额定值的5％） 2、 编码器选择中的参数
a、 分辨率（即编码器线数）
b、 精度（精度应高于分辨率，否则分辨率就没有意义了） c、 信号波形（具体输出信号波形为方波、正弦波两种） d、 工作频带（由光电接收元件的响应速度来决定）
e、 波形边缘距离（主要是考虑方波上升、下降沿与脉冲宽度的关系） f、 最大速度（受电气允许最大速度、波形边缘距离和机械允许最大速度限制） g、 转动惯量 h、 允许轴负载 i、 加速度 j、 温度
k、 抗冲击和抗振动能力 l、 防护等级 3、 编码器的安装方式
编码器最常见的安装方式为两种：对轴式安装和套轴式安装，一般在电梯使用现场考虑到可靠性的原则，多数采用的是套轴式的安装方法。
选择编码器时需要首先考虑的就是编码器的安装方式，根据不同的安装方式来选择编码器和连轴器的类型和尺寸。
范文十：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:SPC
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°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。它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上相差 电度角。当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差 电度角的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，可以得到被测轴的转角或速度信息。
增量式光电编码器的优点是：原理构造简单、易于实现；机械平均寿命长，可达到几万小时以上；分辨率高；抗干扰能力较强，信号传输距离较长，可靠性较高。其缺点是它无法直接读出转动轴的绝对位置信息。
基本技术规格
在增量式光电编码器的使用过程中，对于其技术规格通常会提出不同的要求，其中最关键的就是它的分辨率、精度、输出信号的稳定性、响应频率、信号输出形式。
（1）分辨率
光电编码器的分辨率是以编码器轴转动一周所产生的输出信号基本周期数来表示的，即脉冲数/转（PPR）。码盘上的透光缝隙的数目就等于编码器的分辨率，码盘上刻的缝隙越多，编码器的分辨率就越高。在工业电气传动中，根据不同的应用对象，可选择分辨率通常在500~6000PPR的增量式光电编码器，最高可以达到几万PPR。交流伺服电机控制系统中通常选用分辨率为2500PPR的编码器。此外对光电转换信号进行逻辑处理，可以得到2倍频或4倍频的脉冲信号，从而进一步提高分辨率。
增量式光电编码器的精度与分辨率完全无关，这是两个不同的概念。精度是一种度量在所选定的分辨率范围内，确定任一脉冲相对另一脉冲位置的能力。精度通常用角度、角分或角秒来表示。编码器的精度与码盘透光缝隙的加工质量、码盘的机械旋转情况的制造精度因素有关，也与安装技术有关。
（3）输出信号的稳定性
编码器输出信号的稳定性是指在实际运行条件下，保持规定精度的能力。影响编码器输出信号稳定性的主要因素是温度对电子器件造成的漂移、外界加于编码器的变形力以及光源特性的变化。由于受到温度和电源变化的影响，编码器的电子电路不能保持规定的输出特性，在设计和使用中都要给予充分考虑。
（4）响应频率
编码器输出的响应频率取决于光电检测器件、电子处理线路的响应速度。当编码器高速旋转时，如果其分辨率很高，那么编码器输出的信号频率将会很高。如果光电检测器件和电子线路元器件的工作速度与之不能相适应，就有可能使输出波形严重畸变，甚至产生丢失脉冲的现象。这样输出信号就不能准确反映轴的位置信息。所以，每一种编码器在其分辨率一定的情况下，它的最高转速也是一定的，即它的响应频率是受限制的。
（5）信号输出形式
在大多数情况下，直接从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低，波形也不规则，还不能适应于控制、信号处理和远距离传输的要求。所以，在编码器内还必须将此信号放大、整形。经过处理的输出信号一般近似于正弦波或矩形波。由于矩形波输出信号容易进行数字处理，所以这种输出信号在定位控制中得到广泛的应用。采用正弦波输出信号时基本消除了定位停止时的振荡现象，并且容易通过电子内插方法，以较低的成本得到较高的分辨率。
增量式光电编码器的信号输出形式有：集电极开路输出（Open Collector）、电压输出（Voltage Output）、线驱动输出（Line Driver）、互补型输出（Complemental Output）和推挽式输出（Totem Pole）。
集电极开路输出
这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN晶体管，将晶体管的发射极引出端子连接至0V，断开集电极与+Vcc的端子并把集电极作为输出端。在编码器供电电压和信号接受装置的电压不一致的情况下，建议使用这种
类型的输出电路。主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等。
这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN晶体管，将晶体管的发射极引出端子连接至0V，集电极端子与+Vcc和负载电阻相连，并作为输出端。在编码器供电电压和信号接受装置的电压一致的情况下，建议使用这种类型的输出电路。主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等。
线驱动输出
这种输出方式将线驱动专用IC芯片（26LS31）用于编码器输出电路，由于它具有高速响应和良好的抗噪声性能，使得线驱动输出适宜长距离传输。输出电路如图1-5所示。主要应用领域有伺服电机、机器人、数控加工机械等。
互补型输出
这种输出方式由上下两个分别为PNP型和NPN型的三极管组成，当其中一个三极管导通时，另外一个三极管则关断。这种输出形式具有高输入阻抗和低输出阻抗，因此在低阻抗情况下它也可以提供大范围的电源。由于输入、输出信号相位相同且频率范围宽，因此它适合长距离传输。主要应用于电梯领域或专用领域。
推挽式输出
这种输出方式由上下两个NPN型的三极管组成，当其中一个三极管导通时，另外一个三极管则关断。电流通过输出侧的两个晶体管向两个方向流入，并始终输出电流。因此它阻抗低，而且不太受噪声和变形波的影响。主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等。
1.2 绝对式编码器
旋转增量值编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来计算其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备计算并记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。
解决的方法是增加参考点，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。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。
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），于是就有了绝对编码器的出现。
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。
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。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是：
1.可以直接读出角度坐标的绝对值；
2.没有累积误差；
3.电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。
绝对型旋转光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。
绝对编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排，这样，
在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，
什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。
由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，绝对编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或总线型输出，德国生
产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI（同步串行输出）。
旋转单圈绝对式编码器，以转动中测量光码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对式编码器。
如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对式编码器。
编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同
样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。
多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多
地应用于工控定位中。
绝对值旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速端安装、辅助机械装置安
装等多种形式。
绝对值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出
1．并行输出：
绝对值编码器输出的是多位数码（格雷码或纯二进制码），并行输出就是在接口上有多点高低电平输出，以代表数码的1或0，对于位数不高的绝对编码器，一般就直接以此形式输出数码，可直接进入PLC或上位机的I/O接口，输出即时，连接简单。但是并行输出有如下问题：
1。必须是格雷码，因为是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位变化，读数会在短时间里造成错码。
2。所有接口必须确保连接好，因为如有个别连接不良点，该点电位始终是0，造成错码而无法判断。
3。传输距离不能远，一般在一两米，对于复杂环境，最好有隔离。
4。对于位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来工程难度，同样，对于编码器，要同时有许多节点输出，增加编码器的故障损坏率。
2．串行SSI输出：
串行输出就是通过约定，在时间上有先后的数据输出，这种约定称为通讯规约，其连接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。由于绝对值编码器好的厂家都是在德国，所以串行输出大部分是与德国的西门子配套的，如SSI同步串行输出。}