1.光电编码器原理
光电编码器是一种传感器，转换将输出轴上机器的位移转换为脉冲或数字的传感器。这是目前应用最广泛的传感器，光电编码器由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘在一定直径的圆板上开了多少个矩形孔。由于光电码盘与电机同轴，当电机旋转时，光栅盘与电机同速旋转，由发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出的脉冲信号；每秒光电编码器输出的脉冲数量可以反映当前电机的速度。
根据检测原理，编码器可分为光学、磁性、感觉和电容。根据其刻度要领和信号输出样式，可分为增量型、全对型和稠浊型。
1.1增量编码器
增量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。它的长处是原理布局大略，机器匀称寿命可在几万小时以上，抗滋扰本领强，可靠性高，得当于长隔断传输。其缺点是无法输出轴转动的尽对位置信息。
1.2尽对式编码器
尽量编码器是一个直接输出数字量的传感器。它的圆形码盘上沿径向有多少同心码道？每条路由透光和不透光的扇形区域组成。相邻码道的扇形区域数量为两倍。码盘上的码道数是其二进制数字的位数。码盘一侧为光源，另一侧对应每个码道有一个光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据光是否转换相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不需要计数器，可以在转轴的任意位置读取与位置对应的稳定数字。这种编码器的特点是不需要计数器，可以在旋转轴的任意位置读取与位置对应的稳定数字码。显然，码道越多，辨别率越高。对于具有N位二进制辨别率的编码器，码盘必须有N条码道。现在国内已经有16对编码器产品了。
尽对式编码器采用自然二进制或循环二进制（葛莱码）进行光电转换。尽对式编码器与增量式编码器的区别在于圆盘上的光线和图形，以及编码器可以有多少编码，并根据读取码盘上的编码来检测正确的位置。编码计划可采用二进制码、循环码、二进制码等。其特点是：
1.2.角度坐标的尽对值可以直接读出；
1.2.2无累积偏差；
1.2.3.切断电源后，位置信息不会丢失。但识别率是由二进制的位数决定的，即精度取决于位数，现在有10位、14位等。
1.3稠浊度尽对值编码器
稠浊度尽对值编码器输出两组信息：一组用于检测磁极位置的信息，另一组与增量编码器完全相同。
光电编码器是一种角度（角速率）检测装置。它将输入给轴的角度量转换为相应的电脉冲或数字量，具有体积小、精度高、劳动可靠、接口数字化等优点。广泛应用于cnc必要检测角度的装置和配置，如机床、反转展台、伺服传动、僵硬人、雷达、军事目标测量等。
2.光电编码器应用电路
2.1EPC－755A应用光电编码器
EPC－755A光电编码具有优异的利用性能，在角度测量和位移测量中具有较强的抗干扰能力，输出脉冲信号稳定可靠，脉冲信号计数后可以得到测量的数字信号。因此，当我们开发汽车驾驶模仿器时，测量方向旋转角度EPC－755A光电编码器作为传感器，其输出电路采用集电极开路型，输出识别率采用360个脉冲/圈。考虑到汽车方向盘的旋转是双向的，它可以顺时针或逆时针旋转。编码器的输出信号识别后需要计算人才。图2显示了光电编码器实际使用的相位和双向计数电路。相位电路由1个D触发器和2个非门组成，计数电路由3个74个LS193构成。
当光电编码器顺时针旋转时，通道A输出波超前通道B输出波90°，D触发器输出Q(波形W1)为高电平，Q(波形W2)低电平，与非门打开，计数脉冲议决(波形W3)送到双向计数器74LS193脉冲输入端CU，加法计数；此时，以下与非门关闭，其输出为高电平(波形W4)。当光电编码器逆时针旋转时，通道A输出波比通道B输出波延迟90°，D触发器输出Q(波形W1)为低电平，Q(波形W2)高电平，与非门关闭，输出为高电平(波形W3)；此时，下面与非门打开，计数脉冲议决(波形W4)送到双向计数器74LS193减脉冲输入端CD，举行减法计数。
当汽车方向盘顺时针和逆时针旋转时，其最大旋转角度为两圈半。选择识别率为360脉冲/圈的编码器，最大输出脉冲为900脉冲；实际使用的计数电路为3片74LS193构成，当系统上电初始化时，首先对其进行复位(CLR信号)，再将其初值设为800H，即2048(LD当方向盘顺时针旋转时，云云计数电路的输出旋转时，计数电路的输出范围为2048~1148；计数电路的数据输出D0～D11送到数据处理电路。
实际使用时，方向盘经常顺时针和逆时针旋转。由于定量偏差，方向盘返回时计数电路输出不是2048年，而是几个字的错误；为了处理这个标题，我们增加了一个方向盘返回检测电路。系统工作后，当模仿器处于非主导状态时，系统检测返回检测电路。如果方向盘处于返回状态，计数电路的数据输出不是2048，可以复位计数电路，重新配置初始值。
2.2光电编码器在重力测量仪中的应用
采用旋转光电编码器，将其转轴与重力测量仪中的补偿旋钮轴连接起来。重力测量仪中补偿旋钮的角位移转换为某个电信号；旋转光电编码器分为两种，对编码器和增量编码器。
因此，脉冲式输出的增量编码器传感器的码盘比编码器码盘大得多，辨别率更高。通常只需要三条码道，其实这里的码道并没有对编码器码道的意义，而是产生存数脉冲。它的码盘外道和中央道有大量的透光和不透光的扇形区(光栅)，但两个扇形区域相互交错。当码盘旋转时，其输出信号相位差为90°A相和B相脉冲信号以及只有一个透光狭缝的第三码道产生的脉冲信号(作为码盘的基准位置，为计数系统提供初始零位信号)。从A，B旋转方向可以通过两个输出信号的相位干系来识别。由图3(a)可见，当码盘正转时，A脉冲波形比B超前π反转时，A道脉冲滞后于B道π/2。图3(b)这是一个实际电路。正脉冲与B整形波相‘和’，由A整形波的下边缘触发单稳态产生。当码盘正转时，只有正口脉冲输出，反之亦然。因此，增量编码器根据输出脉冲源和脉冲计数确定码盘的旋转方向和相对角位移。通常，如果编码器有N个(码道)输出信号，则相位差为π/N，可计脉冲为2N倍光栅数，现在N=2。图3电路的缺点是偶然会产生误记脉冲，导致偏差。现在，当一个信号处于高或低电平状态时，另一个信号处于高和低之间的往返变化状态。此时，码盘虽然没有位移，但会产生单向输出脉冲。例如，当代码盘产生抖动或手动对准位置时这种环境可以在重力仪测量时看到)。
四倍频细分电路，既能防止误脉冲，又能提高辨别率。在这里，D触发器和时钟产生电路具有印象效果。从图4可以看出，每一个都有两个D触发器串联，在时钟脉冲的隔断中，两个Q端(如对应B道的74)LS175的第2个和7个引脚）保持前两个时钟的输入状态。如果两者相似，则时钟分区没有变化；否则，可以根据两者之间的关系确定其变化方向，产生正或反输出脉冲。当振动在高和低之间往复变化时，瓜代产生正和反向脉冲，这可以消除它们对两个计数器的影响（以下仪器的读数也将涉及到此）。由此可见，时钟产生器的频率应大于振动频率的最大值。从图4也可以看出，在原脉冲信号周期中，有四个计数脉冲。比方，原每圈脉冲数为1000的编码器可产生4倍频的脉冲数是4000个，其辨别率为0.09°。事实上，这类传感器产品包装了光敏元件输出信号的放大和整形手术等电路与传感检测元件包装在一起，因此只要添加细分和计数电路，就可以形成角位移测量系统（74159为4-16翻译）。
基本技能规格
在增量式光电编码器的利用进程中，对付其技能规格通常会发起差别的要求，此中最要害的便是它的辨别率、精度、输出信号的稳固性、相应频率、信号输出式样。
(1)辨别率
由于光电编码器轴旋转一周产生的输出信号的基本周期数，即脉冲数/旋转(PPR)。码盘上透光的缺点是编码器的识别率。码盘上刻的缺点越多，编码器的识别率就越高。在财产电气传动中，根据差别的应用东西，可选择辨别率通常在500~6000PPR增量光电编码器最高可达数万台PPR。交换伺服
(2)精度
增量光电编码器的精度与识别率完全无关，这是两种不同的观点。精度是确定任何脉冲相对于另一个脉冲位置的对于另一个脉冲位置的能力。精度通常用角度、角度或角秒来表示。编码器的精度与代码盘透光率的缺点、代码盘旋转环境的制造精度和放置技能有关。
(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则精度的能力。影响编码器输出信号稳定性的重要因素是温度对电子设备的漂移、编码器外部变形力和光源特性的变化。由于温度和电源变化的影响，编码器的电子电路不能保留规则的输出特性，应在规划和使用中给予丰富的思考。
(4)相应频率
编码器输出的相应频率取决于光电检测器件和电子处理线路的相应速率。当编码器高速旋转时，如果识别率很高，那么编码器输出的信号频率就会很高。如果光电检测器件和电子线路元件的劳动速率不合适，可能会导致输出波紧张畸变，甚至失去脉冲。如果输出信号不能准确反应轴的位置信息。因此，每个编码器的最高速度也是肯定的，即其相应频率有限。请参考其他信息，编码器的最大相应频率、识别率和最高速度之间的关系。
(5)信号输出样式
在大多数环境下，直接从编码器光电检测器获得的信号电平较低，波形不规则，不适合控制、信号处理和远离断传输。因此，这个信号必须在编码器中放大和整形。议决输出信号通常与正弦波或矩形波相似。由于矩形波输出信号易于数字处理，因此该输出信号被广泛应用于定位控制中。采用正弦波输出信号时，定位中断时的振荡表象根本消除，电子内插要领容易解决，资本低得分辨率高。
增量光电编码器的信号输出样式包括：集电极开路输出(OpenCollector)、电压输出(VoltageOutput)、线驱动输出(LineDriver)、互补型输出(ComplementalOutput)和推式输出(TotemPole)。
集电极开路输出的输出方法决定使用编码器输出侧NPN晶体管将晶体管的放射极连接到0V，断开集电极和 Vcc以集电极为输出端的端子。电压和信号接收装置的电源不一概的环境下，发起利用这种类别的输出电路。输出电路如图1-3所示。重要应用范畴有电梯、纺织机器、注油机、主动化配置、切割机器、印刷机器、包装机器和针织机器等。
电压输出这种输出方法议决利用编码器输出侧的NPN晶体管，将晶体管的放射极引出端子相连至0V，集电极度子与+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纳装置的电压一概的环境下，发起利用这种类别的输出电路。重要应用范畴有电梯、纺织机器、注油机、主动化配置、切割机器、印刷机器、包装机器和针织机器等。
线驱动输出这种输出方法将线驱动专用IC芯片(26LS31)用于编码器输出电路，由于它具有高速相应和精良的抗噪声性能，使得线驱动输出适宜长隔断传输。重要应用范畴有伺服电机、呆板人、cnc加工机器等。
互补型输出这种输出方法由上下两个分别为PNP型和NPN型的三极管构成，当此中一个三极管导通时，别的一个三极管则关断。这种输出式样具有高输进阻抗和低输出阻抗，因此在低阻抗环境下它也可以提供大范畴的电源。由于输进、输出信号相位雷同且频率范畴宽，因此它得当长隔断传输。重要应用于电梯范畴或专用范畴。
推挽式输出这种输出方法由上下两个NPN型的三极管构成，当此中一个三极管导通时，别的一个三极管则关断。电流畅过输出侧的两个晶体管向两个方向流进，并始终输出电流。因此它阻抗低，并且不太受噪声和变形波的影响。重要应用范畴有电梯、纺织机器、注油机、主动化配置、切割机器、印刷机器、包装机器和针织机器等。