编码器工作原理种类APC SPC(2)

编码器工作原理

综上所述，对编码器归纳为以下几点：

1.编码器的输入端子数N（要进行编码的信息的个数）与输出端子数n（所得编码的位数）之间应满足关系式N≤2n。

2.编码器的每个输入端都代表一个二进制数、十进制数或其它信息符号，而且在N个输入端中每次只允许有一个输入端输入信号（输

6

编码器工作原理

入低电平有效或输入高电平有效），输出为相应的二进制代码或二－十进制代码（BCD码）。

3.正确使用编码器的控制端，可以用来扩展编码器的功能。 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。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

90o的两路脉冲信号。

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

7

编码器工作原理

为增量式、绝对式以及混合式三种。 （一）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90o，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。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。 （二）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

8

编码器工作原理

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．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。

9

编码器工作原理

（三）混合式绝对值编码器

混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完

全同增量式编码器的输出信息。

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。

二、光电编码器的应用电路 （一）EPC－755A光电编码器的应用

EPC－755A光电编码器具备良好的使用性能，在角度测量、位移测量时抗干扰能力很强，并具有稳定可靠

的输出脉冲信号，且该脉冲信号经计数后可得到被测量的数字信号。因此，我们在研制汽车驾驶模拟器

10