光電編碼器原理及應用實(shí)例介紹

根據檢測原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應式和電容式。根據其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。

1.1增量式編碼器
增量式編碼器是直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90海傭煞獎愕嘏卸銑魴較潁Z相為每轉一個(gè)脈沖，用于基準點(diǎn)定位。它的優(yōu)點(diǎn)是原理構造簡(jiǎn)單，機械平均壽命可在幾萬(wàn)小時(shí)以上，抗干擾能力強，可靠性高，適合于長(cháng)距離傳輸。其缺點(diǎn)是無(wú)法輸出軸轉動(dòng)的絕對位置信息。

1.2絕對式編碼器
絕對編碼器是直接輸出數字量的傳感器，在它的圓形碼盤(pán)上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區相間組成，相鄰碼道的扇區數目是雙倍關(guān)系，碼盤(pán)上的碼道數就是它的二進(jìn)制數碼的位數，在碼盤(pán)的一側是光源，另一側對應每一碼道有一光敏元件；當碼盤(pán)處于不同位置時(shí)，各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平信號，形成二進(jìn)制數。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計數器，在轉軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對應的數字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個(gè)具有 N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤(pán)必須有N條碼道。目前國內已有16位的絕對編碼器產(chǎn)品。

絕對式編碼器是利用自然二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制（葛萊碼）方式進(jìn)行光電轉換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤(pán)上透光、不透光的線(xiàn)條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據讀出碼盤(pán)上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設計可采用二進(jìn)制碼、循環(huán)碼、二進(jìn)制補碼等。它的特點(diǎn)是：
1.2.1可以直接讀出角度坐標的絕對值；
1.2.2沒(méi)有累積誤差；
1.2.3電源切除后位置信息不會(huì )丟失。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數來(lái)決定的，也就是說(shuō)精度取決于位數，目前有10位、14位等多種。

1.3混合式絕對值編碼器
混合式絕對值編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測磁極位置，帶有絕對信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。

光電編碼器是一種角度（角速度）檢測裝置，它將輸入給軸的角度量，利用光電轉換原理轉換成相應的電脈沖或數字量，具有體積小，精度高，工作可靠,接口數字化等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應用于數控機床、回轉臺、伺服傳動(dòng)、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設備中。

2. 光電編碼器的應用電路
2.1 EPC－755A光電編碼器的應用
EPC－755A光電編碼器具備良好的使用性能，在角度測量、位移測量時(shí)抗干擾能力很強，并具有穩定可靠的輸出脈沖信號，且該脈沖信號經(jīng)計數后可得到被測量的數字信號。因此，我們在研制汽車(chē)駕駛模擬器時(shí)，對方向盤(pán)旋轉角度的測量選用EPC－755A光電編碼器作為傳感器，其輸出電路選用集電極開(kāi)路型，輸出分辨率選用360個(gè)脈沖/圈，考慮到汽車(chē)方向盤(pán)轉動(dòng)是雙向的，既可順時(shí)針旋轉，也可逆時(shí)針旋轉，需要對編碼器的輸出信號鑒相后才能計數。圖2給出了光電編碼器實(shí)際使用的鑒相與雙向計數電路，鑒相電路用1個(gè)D觸發(fā)器和2個(gè)與非門(mén)組成，計數電路用3片74LS193組成。