接收元件
3.7 光电编码器 .1 编码器原理
编码器与旋转轴连接,用于测量移动的速度和距离。编码器又称 为码盘，可以用来进行角度的测量。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、绝对式两种。编码器中应用最为广泛的就是光电式编码 器。
火焰探头
连接线 单向插头
（1）增量式编码器：
①增量式编码器轴旋转时，有相应的脉冲输出，其旋转方向的判 别和脉冲数量的增减借助外部的判向电路和计数器实现。
②计数器起点可任意设定，并可实现多圈的无限累加和测量，还 可把每转发出的一个脉冲的 Z 信号，作为机械参考零位。
③编码器的轴转一圈会输出固定的脉冲，对于光学旋转编码器，
输脉冲数与编码器光栅的刻线数相同。需提高分辨率时，可利用 90°
相位差的 A、B 两路信号，对原信号进行倍频或更换高分辨率编码器。
如图即是一种增量式编码器的码盘，码盘上面分布着黑白相间的 条纹，红外线发射二极管照到白色的区域会有反射光返回，照到黑色 的区域则光会被吸收。这样我们就可以接收到脉冲序列，我们就可以 通过检测该脉冲序列在单位时间内的个数来计算出此时码盘的旋转 速度。
当然还有一种增量式的编码器，就是光栅式编码器。不过，光栅 式编码器并不是接受反射光。如图所示在码盘上面有很多的孔，如果 发射器发射的光可以通过孔照射到接收器，则接收器就会产生一个脉 冲信号，基本的原理与上面的类似。其实单纯于测量速度来说，增量 式编码器是完全足够的。
（2）绝对式编码器：
①绝对式编码器旋转式，由与其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转轴所处 的位置，因而无需判向电路。
②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时位置的代码，并准确找到零位代码。
③一般情况下，绝对式编码器的测量范围为 0°~360°，但特殊 的型号也可以实现多圈测量。
绝对式编码器如图所示:
光电编码器是一种将位移或角度的模拟信号转换成相应的电脉
位关系(超前或滞后)可判断旋转的方向。根据轴所转过的角度输出一 系列的脉冲，通过计数电路对脉冲进行累计计数，计算相对角位移量。
通常，若编码器有 N 个(码道)输出信号，其相位差为π/N，可计数脉 冲为 2N 倍光栅数。增量式光电编码相对角位移量通过计数电路对脉 冲进行累计计数得到，其特点是结构简单、抗干扰能力强、可靠性高、
机械平均寿命长、价格低廉，非常适合竞赛机器人.如图即为一种编 码器.
3.7.2 编码器速度,方向,转角的测量
光电编码器一般产生A、B、Z三路脉冲序列，A与B脉冲序列波 形完全一致（一般都是50％的占空比），相位差为90º；每旋转一周，
Z序列产生一个脉冲。由于编码器一般为差分传输，故而，编码器一 般有六个输出信道（如图3-6所示），即
A
、A、B、B、Z
、Z。根 据A与B脉冲序列相位的关系，可以确定电机主轴的旋转方向；根据A 与B脉冲序列中的任何一路脉冲增量型的位置计数，可以计算转动的 速度和加速度。判断转动方向需要对A、B两路信号做鉴相。顺时针旋转时，信道
A
输出波形超前信道B波形90º；逆时针旋转时，信道A
输出波形滞后信道B波形90º。
OUTPUT A OUTPUT A非
OUTPUT B OUTPUT B非
OUTPUT Z OUTPUT Z非
光电编码器输出波形图