增量式旋转编码器
增量型编码器工作原理
增量型编码器工作原理
增量型编码器是一种常见的用于测量旋转运动的设备，它可以将旋转运动转换为电信号输出。
增量型编码器主要由两个部分组成：光电转换模块和编码盘。
编码盘是固定在旋转轴上的，通常由一系列同心圆环组成，每个环上有一些刻线或孔。
光电转换模块包含一个发光二极管和一个光电二极管，发光二极管照射在编码盘上，光电二极管用来检测照射光线的变化。
当旋转轴转动时，编码盘上的刻线或孔会遮挡或透射光线，从而导致光电二极管接收到的光强发生变化。
光电二极管会将这些光强变化转换为电信号输出。
增量型编码器的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 发光二极管照射光线到编码盘上。
2. 编码盘上的刻线或孔遮挡或透射光线。
3. 光电二极管接收到的光强发生变化。
4. 光电二极管将这些光强变化转换为电信号输出。
5. 计算电信号输出的脉冲数目或频率，可以确定旋转的角度或速度。
根据编码盘上的刻线或孔的不同分布方式，增量型编码器可以分为两种常见的类型：光栅型和光电开关型。
光栅型编码器通过刻线和空白区域的脉冲数目来测量旋转角度。
光电开关型编码器则通过孔的打开和关闭来测量旋转角度或速度。
总的来说，增量型编码器工作的核心原理是利用光电转换来将旋转运动转换为电信号输出，进而测量角度或速度。
增量式编码器工作原理
增量式编码器工作原理
增量式编码器是一种测量旋转和线性位置的装置。
它通过计算旋转或移动的数量和方向来确定位置。
增量式编码器通常由光电传感器和编码盘组成。
工作原理如下：
1. 编码盘：编码盘是一个具有固定凹槽或光透射面的圆盘，可以旋转或移动。
光电传感器会感知到编码盘上的光信号。
2. 光电传感器：光电传感器通常包含一个发光二极管（LED）和一个光敏二极管。
LED会发射出光束，该光束会被编码盘
上的凹槽或光透射面所阻挡，从而产生光信号。
3. 光信号：当编码盘旋转或移动时，光信号会随之变化。
如果编码盘上有凹槽，当凹槽经过光电传感器时，光信号会被阻挡，从而产生一个电信号脉冲。
反之，如果编码盘上是光透射面，光信号会被光电传感器接收到。
4. 信号计数：接收到的光信号脉冲会由计算器进行计数。
根据脉冲数量和方向（正向或反向），计算器可以确定位置的变化。
增量式编码器通过连续地测量光信号脉冲的数量和方向来跟踪位置变化。
通过轮询计数器的数值，可以确定旋转或线性移动的位置。
基于增量式编码器的位置控制系统可以实现高精度的位置反馈和运动控制。
增量式旋转编码器原理与应用
光电增量式编码器是利用的光敏元件的感光特性，码盘上开有缝隙，当光源转动经过透光和不透光区域，相应的，每条码道将有一系列脉冲从光敏元件输出。
三相旋转编码器共三根信号线，编码器旋转一周A相产生相应的脉冲数，B相产生与A相相同数目但相位差差90
1个周期，度的脉冲（观察AB相脉冲的波形图，相位总相差
4
故称为正交编码）。
Z相只会在固定的位置输出一个脉冲，用来确定一个固定的参考位置。
由于AB脉冲总相差90°，当正转时，B脉冲超前A脉冲90°，A脉冲总在B脉冲处于高电平时触发；当反转时，A脉冲超前B脉冲90°，A脉冲总在B脉冲处于低电平时触发。
这样就可以根据AB脉冲确定编码器转动位置、方向及速度了。
如果只利用A相或者B相，那么计数器是一直加的，那样就不能判断编码器是正转还是反转了。
而利用A相来触发计数中断，进入中断之后首先读取B相的状态，如果B相为高，则表示编码器正转，脉冲数就加，如果为低，则表示编码器反转，脉冲数就减，这样可以根据脉冲数来计算和初始标准位置直接的角度。
编码器类型以及应用场合
编码器可以分为以下几种类型：
1.增量式编码器：在旋转时，输出的脉冲信号个数与转过的角度成正比，主
要用于测量旋转速度。
2.绝对值编码器：输出的是绝对位置值，即每个位置是唯一的，不存在误差，
适用于需要测量角度、位置、速度等参数的系统。
3.旋转变压器：是一种测量角度的绝对值编码器，测量精度高，抗抖动干扰
能力强，但同时也存在成本高、体积大、结构复杂、可靠性差等缺点。
4.正弦波编码器：输出的是正弦信号，其抗干扰能力比旋转变压器强，但其
精度和稳定性不如前者。
5.霍尔编码器：是一种光电编码器，具有体积小、重量轻、结构简单、可靠
性高、寿命长等优点，但同时也存在精度低、稳定性差等缺点。
编码器的应用场合如下：
1.速度检测：将编码器和电动机同轴联接，通过测量电动机的旋转速度，就
可以得到编码器的脉冲信号个数，从而计算出电动机的旋转速度。
2.位置控制：在生产线上，需要测量物体的位置，可以使用绝对值编码器来
测量物体的位置。
3.运动控制：在自动化设备中，需要精确控制物体的运动轨迹和运动速度，
可以使用编码器来测量物体的运动轨迹和速度。
4.旋转方向检测：在生产线上，需要检测物体的旋转方向，可以使用旋转变
压器来检测物体的旋转方向。
5.速度反馈：在自动化设备中，需要将物体的运动速度反馈到控制器中，可
以使用编码器来测量物体的运动速度并反馈到控制器中。
增量式编码器的工作原理与使用方法
增量式编码器的工作原理与使用方法增量式编码器（Incremental Encoder）是一种通过将旋转运动或线性运动转换为电脉冲信号的装置，常用于测量旋转角度或线性位置。
它由一个传感器和一个电子读取器组成。
传感器负责检测运动，并将其转换为脉冲信号，而电子读取器将这些脉冲信号转换为相应的角度或位置。
1.传感器：增量式编码器通常由两个传感器组成，分别被称为A相和B相。
每个传感器通过一个发光二极管（LED）和一个光电二极管（Photodetector）来工作。
LED发出光束，光束穿过光栅（Grating）并照射到旋转的编码盘上。
然后，光栅上的开和闭区域将光束转换为脉冲信号。
传感器将这些信号转换为电信号发送到电子读取器。
2.电子读取器：电子读取器负责接收来自传感器的脉冲信号，并将其转换为实际的旋转角度或线性位置。
这些脉冲信号通常是由两个传感器的A相和B相之间的相位差来表示的。
电子读取器通过计算相位差来确定旋转角度或线性位置，并将结果输出为模拟信号或数字信号。
1.安装：将编码器固定在需要进行旋转角度或线性位置测量的设备上。
确保编码器与被测量的旋转轴或线性运动装置之间有适当的机械连接。
确保对齐准确，以确保获得准确的测量结果。
2.连接：将传感器的输出线缆连接到电子读取器的输入端口。
在进行连接之前，请仔细阅读编码器和电子读取器的操作手册，以确保正确连接。
这通常涉及连接电源和接地线缆，并确保正确连接A相和B相信号线。
3.设置：根据实际测量需求，设置电子读取器的参数。
这可能包括旋转角度或线性位置的测量范围、信号分辨率（即每个脉冲代表的旋转角度或线性位移量）等。
遵循操作手册中的指导进行设置。
4.校准：在开始实际测量之前，请根据需要对编码器进行校准。
校准通常需要使用一个已知的旋转或线性运动标准来进行比较。
在校准过程中，您可以调整电子读取器的参数，以确保测量结果的准确性和可重复性。
5.读取：一旦设置和校准完成，您可以开始读取旋转角度或线性位置的测量结果。
旋转编码器分类
旋转编码器分类旋转编码器是目前非常常用的一种机电元件，在现代工业生产中起着非常重要的作用。
它可以测取角度、速度和位置等信息，并将这些信息转化为数字量输出。
根据不同的应用场合，旋转编码器有很多不同的分类方式。
本文将从不同的标准出发，详细介绍旋转编码器的分类。
一、按照工作原理分类1. 光学式旋转编码器光学式旋转编码器采用发射器和接收器的组合，利用红外线或相干光来实现测量目标的转动角度、线速度和位置等参数。
它的精度较高，具有防尘、防水和抗干扰等优点，在汽车、通信、医疗和航空航天等领域应用广泛。
2. 机械式旋转编码器机械式旋转编码器采用机械传感器来检测旋转运动。
由于采用机械结构，它的寿命较长，可以在恶劣环境下使用，并且价格也比较便宜。
但是，它的精度相对较低。
二、按照编码方式分类1. 绝对编码器绝对编码器是一种以绝对位置为基础的编码器，能够直接输出绝对位置。
每种绝对式旋转编码器都有一组固定的编码模式，这些编码模式被分配给一个唯一的位置。
当旋转编码器旋转时，这些编码模式会按照指定的编码规则顺序发射出去，从而确定当前旋转角度。
绝对编码器的精度很高，但价格也比较昂贵。
2. 增量编码器增量编码器是将旋转运动分解为若干个部分，通过计算位置偏移量来确定运动状态的一种编码器。
它非常适合于需要了解旋转角度、速度、方向和加减速等参数的应用场合。
增量编码器的精度也很高，但比绝对编码器的价格要低一些。
三、按是否带方向的分类1. 无方向旋转编码器无方向旋转编码器是一种只检测旋转角度，而不检测旋转方向的编码器，它只会输出正在旋转的角度，而不管是顺时针还是逆时针旋转。
无方向旋转编码器的价格相对较低，使用也比较方便。
2. 有方向旋转编码器有方向旋转编码器可以检测旋转角度并指示旋转方向的编码器。
通过检测信号的变化，它可以输出角度和方向信息，对于会旋转的机器人、自适应导航系统等应用场合来说，有方向旋转编码器是非常必要的。
综上所述，旋转编码器是一种非常重要的机电元件。
增量式旋转编码器的工作原理
增量式旋转编码器（Incremental Rotary Encoder）是一种测量旋转或线性运动的传感器。
它具有两个输出通道（通常称为A通道和B通道），这两个通道用于产生相位差为90度的方波信号。
通过解码A和B两个通道的信号，可以测量旋转的方向、角度和速度。
下面是增量式旋转编码器的工作原理：1. 位移转换：旋转编码器内部有一个透明的编码盘，编码盘上有规律的不透明并列条纹。
当编码器旋转时，透过这些条纹的光信号发生变化，使得光源经过编码盘后转化为光电输出信号。
2. 信号生成：A通道和B通道的光电信号经过光电传感器接收并处理，形成90度相位差的方波脉冲信号。
通过计数脉冲的个数，可以用来测量角度和旋转速度。
3. 方向判断：A通道和B通道信号之间的相位差可以用来判断旋转的方向。
如果A通道信号先于B通道信号，则认为旋转方向为正向（例如顺时针），反之则为负向（例如逆时针）。
4. 角度和速度测量：通过对A通道和B通道脉冲信号的计数、相对时间间隔和相对位置可以计算旋转的角度和速度。
一般来说，增量式旋转编码器提供每圈的脉冲计数值（又称Pulses Per Revolution，PPR）来描述旋转角度的精度。
要注意的是，增量式旋转编码器无法提供绝对角度信息。
当设备断电或重新上电时，无法知道当前旋转编码器的准确位置。
在使用增量式旋转编码器的系统中，通常需要设计一个参考点或零点，以便在系统启动时找出编码器的初始位置。
总之，增量式旋转编码器是通过解码两个相位差为90度的方波脉冲信号来实现对旋转信息（速度、角度和方向）的测量。
这种传感器常用于各种应用领域，如自动化控制、机器人技术、数控机床等。
增量型编码器工作原理
增量型编码器工作原理
增量型编码器是一种常用于测量旋转角度或线性位置的传感器。
它们是通过检测旋转轴或运动杆上的离散位置变化来工作的。
增量型编码器主要由两个部分组成：旋转码盘或线性刻度和光电传感器。
旋转码盘通常由一个圆盘构成，上面有固定间距的刻度线。
这些刻度线可以是光学或磁性的。
光电传感器放置在旋转轴的旁边，可以对刻度线进行检测。
当旋转码盘旋转时，刻度线会经过光电传感器的光束。
光电传感器会根据刻度线的通过情况来生成一个脉冲信号。
每次刻度线通过光电传感器时，它会生成一个脉冲。
通过统计脉冲的数量，我们可以计算出旋转编码器的旋转角度或线性位移。
通常，旋转编码器的每个完整旋转提供一个特定的脉冲数量，可以称为分辨率。
为了提高测量精度，增量型编码器通常还包括一个方向信号。
方向信号指示旋转编码器的旋转方向，通常是一个电平信号，用于判断是顺时针旋转还是逆时针旋转。
可以通过读取脉冲信号和方向信号来实时监测旋转编码器的旋转状态，并将其转换为实际的旋转角度或线性位移。
总结来说，增量型编码器通过检测旋转码盘上的刻度线通过光
电传感器生成脉冲信号来测量旋转角度或线性位移。
这些脉冲信号可以通过计数来确定位置，并通过方向信号确定旋转方向。
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增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。
在接合数字电路特别是单片机后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。
下面对增量式旋转编码器的内部工作原理（附图）A,B 两点对应两个光敏接受管，A,B 两点间距为S2 ,角度码盘的光栅间距分别为S0和S1。
当角度码盘以某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时，输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。
如果角度码盘做变速运动，把它看成为多个运动周期（在下面定义）的组合，那么每个运动周期中输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。
通过输出波形图可知每个运动周期的时序为顺时针运动： A B 逆时针运动： A B1 11 10 11 00 00 01 00 1我们把当前的A,B输出值保存起来，与下一个A,B输出值做比较，就可以轻易的得出角度码盘的运动方向（如果A,B输出11后输出01，则为顺时针；如果输出11后马上输出10，则为逆时针），如果光栅格S0等于S1时，也就是S0和S1弧度夹角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2，除以所消毫的时间，就得到此次角度码盘运动位移角速度。
S0等于S1时，且S2等于S0的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角度了。
我们常用的鼠标也是这个原理。
（以上自/pjblog/article.asp?id=11）增量式的编码器断电后参考点消失，绝对值型的断电能够保持。
所以用绝对值型的编码器做的伺服装置失电后可以不用寻找参考点，而增量式的编码器每次设备上电后都必须寻找参考点。
绝对值的有零点和满点的设置，和楼上说的一样，表示的对应设置的位置，即使掉电，也能保持，多用于象闸门的开/关。
增量值则没有零点（也就是范围的设置），可以一直接收脉冲信号，那么回原点就要有参考点了，可以用程序或相关的其它硬件帮助寻找。
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////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、绝对式以及混合式三种。
1.1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。
光电编码器原理及应用电路1.光电编码器原理光电编码器，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90旱牧铰仿龀逍藕拧根据检测原理，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、绝对式以及混合式三种。
1.1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。
1.2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：1.2.1可以直接读出角度坐标的绝对值；1.2.2没有累积误差；1.2.3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。
1.3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。
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时，对方向盘旋转角度的测量选用EPC－755A 光电编码器作为传感器，其输出电路选用集电极开路型，输出分辨率选用360个脉冲/圈，考虑到汽车方向盘转动是双向的，既可顺时针旋转，也可逆时针旋转，需要对编码器的输出信号鉴相后才能计数。
图2给出了光电编码器实际使用的鉴相与双向计数电路，鉴相电路用1个D触发器和2个与非门组成，计数电路用3片74LS193组成。
当光电编码器顺时针旋转时，通道A输出波形超前通道B输出波形90°，D触发器输出Q(波形W1)为高电平，Q(波形W2)为低电平，上面与非门打开，计数脉冲通过(波形W3)，送至双向计数器74LS193的加脉冲输入端CU，进行加法计数；此时，下面与非门关闭，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输出波形比通道B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，上面与非门关闭，其输出为高电平(波形W3)；此时，下面与非门打开，计数脉冲通过(波形W4)，送至双向计数器74LS193的减脉冲输入端CD，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两圈半，选用分辨率为360个脉冲/圈的编码器，其最大输出脉冲数为900个；实际使用的计数电路用3片74LS193组成，在系统上电初始化时，先对其进行复位(CLR信号)，再将其初值设为800H，即2048(LD信号)；如此，当方向盘顺时针旋转时，计数电路的输出范围为2048～2948，当方向盘逆时针旋转时，计数电路的输出范围为2048～1148；计数电路的数据输出D0～D11送至数据处理电路。
实际使用时，方向盘频繁地进行顺时针和逆时针转动，由于存在量化误差，工作较长一段时间后，方向盘回中时计数电路输出可能不是2048，而是有几个字的偏差；为解决这一问题，我们增加了一个方向盘回中检测电路，系统工作后，数据处理电路在模拟器处于非操作状态时，系统检测回中检测电路，若方向盘处于回中状态，而计数电路的数据输出不是2048，可对计数电路进行复位，并重新设置初值。
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，把它的转轴与重力测量仪中补偿旋钮轴相连。
重力测量仪中补偿旋钮的角位移量转化为某种电信号量；旋转式光电编码器分两种，绝对编码器和增量编码器。
增量编码器是以脉冲形式输出的传感器，其码盘比绝对编码器码盘要简单得多且分辨率更高。
一般只需要三条码道，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）。