原标题：干货|光电编码器的工作原理及应用电路
1 .光电编码器原理
根据检测原理，编码器分为光学式、磁性式、感应式和电容式。 根据其刻度方法和信号输出形式，分为增量型、绝对值型、混合型3种。
1.1增量编码器
增量编码器直接利用光电转换的原理输出3组方波脉冲a、b、z相； A、b两组脉冲相位差错愕90 tethersar奖，milbri比鳉相每转一次脉冲，用于基准点定位。 具有原理结构简单、机械平均寿命在数万小时以上、抗干扰能力强、可靠性高、适合长距离传输的优点。 缺点是无法输出轴旋转的绝对位置信息。
1.2绝对编码器
绝对编码器是直接输出数字量的传感器，圆形码盘沿径向有几个同心圆状的码道，每个轨道上交替配置透光扇区和不透光扇区，相邻码道的扇区数为两倍的关系码轮上的码道数是其二进制位数，码轮一侧有光源，另一侧有与各码道对应的受光元件。 在码轮处于不同的位置的情况下，各受光元件根据是否接受光来变换对应的电平信号，形成二进制数。 该编码器的特点是不需要计数器，可以读取与固定在旋转轴任意位置的位置相对应的数字代码。 当然，代码通道越多，分辨率越高，并且具有n位二进制分辨率的编码器在代码轮上需要n码通道。 目前国内有16位绝对编码器产品。
绝对式编码器通过自然二进制或循环二进制(格雷码)方式进行光电转换。 绝对编码器与增量编码器的区别在于盘上的透光、不透光的线条图案，绝对编码器可以有几个代码，通过读取代码从盘上的代码检测绝对位置。 的设计可以采用二进制码、循环码、二进制补码等。 其特征如下
1.2.1可直接读取角度坐标绝对值；
1.2.2无累积误差
1.2.3即使关闭电源，位置信息也不会丢失。 但是，分辨率由二进制的位数决定。 也就是说，精度取决于位数。 现在有10位、14位等很多种类。
1.3混合绝对值编码器
混合绝对值编码器，输出用于检测磁极位置信息集、具有绝对信息功能的信息集、用于检测磁极位置的信息集； 另一组完全与增量编码器的输出信息相同。
光电编码器是利用光电转换原理将输入到轴上的角度量转换为对应的电脉冲或数字量的角度(角速度)检测装置，具有体积小、精度高、动作可靠、接口数字化等优点。 广泛应用于数控机床、转台、伺服驱动器、机器人、雷达、军事目标测量等需要检测角度的装置和设备。
2 .光电编码器的应用电路
2.1 EPC-755A光电编码器的应用
EPC-755A光电编码器具有良好的使用性能，在角度测量、位移测量时抗干扰能力强，具有稳定可靠的输出脉冲信号，通过对该脉冲信号进行计数可以得到测量的数字信号。 因此，我们在开发汽车驾驶模拟器时，方向盘旋转角度的测量采用EPC-755A光电编码器，其输出电路采用集电极开路型，输出分辨率采用360个脉冲/转速，汽车方向盘图2示出在光电编码器中实际使用的同相和双向计数电路，其中相位同步电路包括一个d触发器和两个NAND门，以及计数电路包括三个74LS193。
当光电式编码器顺时针旋转时，通道a输出波形比通道b的输出波形提前90，d触发器的输出q (波形W1 )为高电平，q (波形W2 )为低电平，上表面NAND栅极打开，计数脉冲为此时，下面和NAND门关闭，其输出变为高电平(波形W4 )。 当光电式编码器逆时针旋转时，通道a输出波形比通道b的输出波形延迟90，d触发器输出q (波形W1 )为低电平，q )波形W2 )为高电平，上表面NAND门关闭，其输出为高电平此时，下面NAND门打开，计数脉冲通过(波形W4 )，将该计数脉冲发送到双向计数器74LS193的下行脉冲输入端CD，并进行减法计数。
汽车方向盘顺时针和逆时针旋转时，其最大旋转角度均为2圈半，选择分辨率为360脉冲/转的编码器，其最大输出脉冲数为900个； 实际使用的计数电路包括3个74LS193，当给系统接通电源进行初始化时，首先进行复位(CLR信号)，将其初始值是800H的2048 ) LD信号)； 这样，方向盘顺时针旋转时，计数器电路输出范围为2048~2948，逆时针旋转时，为2048~1148； 计数电路的数据输出D0~D11被发送到数据处理电路。
在实际使用中，由于手柄顺时针和逆时针频繁旋转，存在量化误差，为了解决长时间工作后手柄返回时计数电路输出可能有几个字符的偏差，我们增加了手柄电路中检测电路当模拟器为非操作状态时，如果系统检测到转动中检测电路，手柄为转动中状态，计数电路的数据输出不是2048，则数据处理电路可以复位计数电路，重新设定初始值。
2.2光电编码器在重力测量仪中的应用
采用旋转式光电编码器，将其旋转轴连接到重力测量仪的补偿旋钮轴上。 重力测量仪中补偿旋钮的角位移量转换为某个电气信号量的旋转编码器有绝对式编码器和增量式编码器两种。
增量编码器是作为脉冲输出的传感器，其码盘比绝对编码器简单得多，分辨率高。 一般需要三根条形码
这里的码道实际上已不具有绝对编码器码道的意义，而是产生计数脉冲。它的码盘的外道和中间道有数目相同均匀分布的透光和不透光的扇形区(光栅)，但是两道扇区相互错开半个区。当码盘转动时，它的输出信号是相位差为90°的A相和B相脉冲信号以及只有一条透光狭缝的第三码道所产生的脉冲信号(它作为码盘的基准位置，给计数系统提供一个初始的零位信号)。从A，B两个输出信号的相位关系(超前或滞后)可判断旋转的方向。
由图3(a)可见，当码盘正转时，A道脉冲波形比B道超前π/2，而反转时，A道脉冲比B道滞后π/2。图3(b)是一实际电路，用A道整形波的下沿触发单稳态产生的正脉冲与B道整形波相‘与’，当码盘正转时只有正向口脉冲输出，反之，只有逆向口脉冲输出。因此，增量编码器是根据输出脉冲源和脉冲计数来确定码盘的转动方向和相对角位移量。
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，现在N=2。图3电路的缺点是有时会产生误记脉冲造成误差，这种情况出现在当某一道信号处于‘高’或‘低’电平状态，而另一道信号正处于‘高’和 ‘低’之间的往返变化状态，此时码盘虽然未产生位移，但是会产生单方向的输出脉冲。例如，码盘发生抖动或手动对准位置时(下面可以看到，在重力仪测量时就会有这种情况)。
图4是一个既能防止误脉冲又能提高分辨率的四倍频细分电路。在这里，采用了有记忆功能的D型触发器和时钟发生电路。由图4可见，每一道有两个D触发器串接，这样，在时钟脉冲的间隔中，两个Q端(如对应B道的74LS175的第2、7引脚)保持前两个时钟期的输入状态，若两者相同，则表示时钟间隔中无变化；否则，可以根据两者关系判断出它的变化方向，从而产生‘正向’或‘反向’输出脉冲。当某道由于振动在‘高’、‘低’间往复变化时，将交替产生‘正向’和‘反向’脉冲，这在对两个计数器取代数和时就可消除它们的影响(下面仪器的读数也将涉及这点)。由此可见，时钟发生器的频率应大于振动频率的可能最大值。由图4还可看出，在原一个脉冲信号的周期内，得到了四个计数脉冲。例如，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，其分辨率为0.09°。
实际上，目前这类传感器产品都将光敏元件输出信号的放大整形等电路与传感检测元件封装在一起，所以只要加上细分与计数电路就可以组成一个角位移测量系统(74159是4-16译码器)。
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