光电编码器输出脉冲的几种计数方法
光电编码器详解
光电编码器光电编码器,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;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;绝对脉冲编码器:APC增量脉冲编码器:SPC1.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°的脉冲信号;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,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;增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移,但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量;它能够产生与位移增量等值的脉冲信号,其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化速度的传感方法,它是相对于某个基准点的相对位置增量,不能够直接检测出轴的绝对位置信息;一般来说,增量式光电编码器输出A、B两相互差90度角的脉冲信号即所谓的两组正交输出信号,从而可方便地判断出旋转方向;同时还有用作参考零位的Z相标志指示脉冲信号,码盘每旋转一周,只发出一个标志信号;标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零;增量式光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成;码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙,相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期；检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙,用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线;它们的节距和码盘上的节距相等,并且两组透光缝隙错开1/4节距,使得光电检测器件输出的信号在相位上相差电度角;当码盘随着被测转轴转动时,检测光栅不动,光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上,光电检测器件就输出两组相位相差电度角的近似于正弦波的电信号,电信号经过转换电路的信号处理,可以得到被测轴的转角或速度信息;增量式光电编码器的优点是：原理构造简单、易于实现；机械平均寿命长,可达到几万小时以上；分辨率高；抗干扰能力较强,信号传输距离较长,可靠性较高;其缺点是它无法直接读出转动轴的绝对位置信息;1.1.2基本技术规格在增量式光电编码器的使用过程中,对于其技术规格通常会提出不同的要求,其中最关键的就是它的分辨率、精度、输出信号的稳定性、响应频率、信号输出形式;1分辨率光电编码器的分辨率是以编码器轴转动一周所产生的输出信号基本周期数来表示的,即脉冲数/转PPR;码盘上的透光缝隙的数目就等于编码器的分辨率,码盘上刻的缝隙越多,编码器的分辨率就越高;在工业电气传动中,根据不同的应用对象,可选择分辨率通常在500~6000PPR的增量式光电编码器,最高可以达到几万PPR;交流伺服电机控制系统中通常选用分辨率为2500PPR的编码器;此外对光电转换信号进行逻辑处理,可以得到2倍频或4倍频的脉冲信号,从而进一步提高分辨率;2精度增量式光电编码器的精度与分辨率完全无关,这是两个不同的概念;精度是一种度量在所选定的分辨率范围内,确定任一脉冲相对另一脉冲位置的能力;精度通常用角度、角分或角秒来表示;编码器的精度与码盘透光缝隙的加工质量、码盘的机械旋转情况的制造精度因素有关,也与安装技术有关;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,保持规定精度的能力;影响编码器输出信号稳定性的主要因素是温度对电子器件造成的漂移、外界加于编码器的变形力以及光源特性的变化;由于受到温度和电源变化的影响,编码器的电子电路不能保持规定的输出特性,在设计和使用中都要给予充分考虑;4响应频率编码器输出的响应频率取决于光电检测器件、电子处理线路的响应速度;当编码器高速旋转时,如果其分辨率很高,那么编码器输出的信号频率将会很高;如果光电检测器件和电子线路元器件的工作速度与之不能相适应,就有可能使输出波形严重畸变,甚至产生丢失脉冲的现象;这样输出信号就不能准确反映轴的位置信息;所以,每一种编码器在其分辨率一定的情况下,它的最高转速也是一定的,即它的响应频率是受限制的;5信号输出形式在大多数情况下,直接从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低,波形也不规则,还不能适应于控制、信号处理和远距离传输的要求;所以,在编码器内还必须将此信号放大、整形;经过处理的输出信号一般近似于正弦波或矩形波;由于矩形波输出信号容易进行数字处理,所以这种输出信号在定位控制中得到广泛的应用;采用正弦波输出信号时基本消除了定位停止时的振荡现象,并且容易通过电子内插方法,以较低的成本得到较高的分辨率;增量式光电编码器的信号输出形式有：集电极开路输出Open Collector、电压输出Voltage Output、线驱动输出Line Driver、互补型输出Complemental Output和推挽式输出Totem Pole;集电极开路输出这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN晶体管,将晶体管的发射极引出端子连接至0V,断开集电极与+Vcc的端子并把集电极作为输出端;在编码器供电电压和信号接受装置的电压不一致的情况下,建议使用这种类型的输出电路;主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等;电压输出这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN晶体管,将晶体管的发射极引出端子连接至0V,集电极端子与+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受装置的电压一致的情况下,建议使用这种类型的输出电路;主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等;线驱动输出这种输出方式将线驱动专用IC芯片26LS31用于编码器输出电路,由于它具有高速响应和良好的抗噪声性能,使得线驱动输出适宜长距离传输;输出电路如图1-5所示;主要应用领域有伺服电机、机器人、数控加工机械等;互补型输出这种输出方式由上下两个分别为PNP型和NPN型的三极管组成,当其中一个三极管导通时,另外一个三极管则关断;这种输出形式具有高输入阻抗和低输出阻抗,因此在低阻抗情况下它也可以提供大范围的电源;由于输入、输出信号相位相同且频率范围宽,因此它适合长距离传输;主要应用于电梯领域或专用领域;推挽式输出这种输出方式由上下两个NPN型的三极管组成,当其中一个三极管导通时,另外一个三极管则关断;电流通过输出侧的两个晶体管向两个方向流入,并始终输出电流;因此它阻抗低,而且不太受噪声和变形波的影响;主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等;绝对式编码器旋转增量值编码器以转动时输出脉冲,通过计数设备来计算其位置,当编码器不动或停电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置;这样,当停电后,编码器不能有任何的移动,当来电工作时,编码器输出脉冲过程中,也不能有干扰而丢失脉冲,不然,计数设备计算并记忆的零点就会偏移,而且这种偏移的量是无从知道的,只有错误的生产结果出现后才能知道;解决的方法是增加参考点,编码器每经过参考点,将参考位置修正进计数设备的记忆位置;在参考点以前,是不能保证位置的准确性的;为此,在工控中就有每次操作先找参考点,开机找零等方法;这样的方法对有些工控项目比较麻烦,甚至不允许开机找零开机后就要知道准确位置,于是就有了绝对编码器的出现;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;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;绝对型旋转光电编码器,因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆,已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制;绝对编码器光码盘上有许多道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16线;;;;;;编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码格雷码,这就称为n位绝对编码器;这样的编码器是由码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响;绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置;这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了;由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器,已经越来越多地应用于工控定位中;绝对型编码器因其高精度,输出位数较多,如仍用并行输出,其每一位输出信号必须确保连接很好,对于较复杂工况还要隔离,连接电缆芯数多,由此带来诸多不便和降低可靠性,因此,绝对编码器在多位数输出型,一般均选用串行输出或总线型输出,德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI同步串行输出;旋转单圈绝对式编码器,以转动中测量光码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈绝对式编码器;如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈绝对式编码器;编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘或多组齿轮,多组码盘,在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆;多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多,这样在安装时不必要费劲找零点,将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度;多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显,已经越来越多地应用于工控定位中;绝对值旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速端安装、辅助机械装置安装等多种形式;绝对值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出1．并行输出：绝对值编码器输出的是多位数码格雷码或纯二进制码,并行输出就是在接口上有多点高低电平输出,以代表数码的1或0,对于位数不高的绝对编码器,一般就直接以此形式输出数码,可直接进入PLC或上位机的I/O接口,输出即时,连接简单;但是并行输出有如下问题：1;必须是格雷码,因为是纯二进制码,在数据刷新时可能有多位变化,读数会在短时间里造成错码;2;所有接口必须确保连接好,因为如有个别连接不良点,该点电位始终是0,造成错码而无法判断;3;传输距离不能远,一般在一两米,对于复杂环境,最好有隔离;4;对于位数较多,要许多芯电缆,并要确保连接优良,由此带来工程难度,同样,对于编码器,要同时有许多节点输出,增加编码器的故障损坏率;2．串行SSI输出：串行输出就是通过约定,在时间上有先后的数据输出,这种约定称为通讯规约,其连接的物理形式有RS232、RS422TTL、RS485等;由于绝对值编码器好的厂家都是在德国,所以串行输出大部分是与德国的西门子配套的,如SSI同步串行输出;串行输出连接线少,传输距离远,对于编码器的保护和可靠性就大大提高了;一般高位数的绝对编码器都是用串行输出的;3．现场总线型输出现场总线型编码器是多个编码器各以一对信号线连接在一起,通过设定地址,用通讯方式传输信号,信号的接收设备只需一个接口,就可以读多个编码器信号;总线型编码器信号遵循RS485的物理格式,其信号的编排方式称为通讯规约,目前全世界有多个通讯规约,各有优点,还未统一,编码器常用的通讯规约有如下几种：PROFIBUS-DP； CAN；DeviceNet；Interbus等总线型编码器可以节省连接线缆、接收设备接口,传输距离远,在多个编码器集中控制的情况下还可以大大节省成本4．变送一体型输出有的绝对编码器,其信号已经在编码器内换算后直接变送输出,其有模拟量4—20mA输出、RS485数字输出、14位并行输出;三．连接绝对编码器的电气二次设备：连接绝对值编码器的设备可以是可编程控制器PLC、上位机,也可以是专用显示信号转换仪表,由仪表再输出信号给PLC或上位机;1．直接进入PLC或上位机：编码器如果是并行输出的,可以直接连接PLC或上位机的输入输出接点I/O,其信号数学格式应该是格雷码;编码器有多少位就要占用PLC的多少位接点,如果是24伏推挽式输出,高电平有效为1,低电平为0；如果是集电极开路NPN输出,则连接的接点也必须是NPN型的,其低电平有效,低电平为1;2．编码器如果是串行输出的,由于通讯协议的限制,后接电气设备必须有对应的接口;例如SSI串行,可连接西门子的S7-300系列的PLC,有SM338等专用模块,或S7-400的FM451等模块,对于其他品牌的PLC,往往没有专用模块或有模块也很贵;3．编码器如是总线型输出,接受设备需配专用的总线模块,例如PROFIBUS-DP;但是,如选择总线型输出编码器,在编码器与接收设备PLC中间,就无法加入其他显示仪表,如需现场显示,就要从PLC再转出信号给与信号匹配的显示仪表;有些协议自定义的RS485输出信号进PLC的RS485接口,需PLC具有智能编程功能;4．连接专用显示转换仪表：针对较多使用的SSI串行输出编码器,我公司提供专用的显示、信号转换仪表,由仪表进行内部解码、计算、显示、信号转换输出,再连接PLC或上位机;其优点如下：a.现场可以有直观的显示,直接在仪表上设置参数;b.专用程序读码解码、容错、内部计算,可以大大减少各个项目的编程工作量,提高稳定和可靠性;信号输出是由内部数字量直接计算,快速、准确;c.信号输出有多种形式,灵活方便,后面可连接各种PLC或上位机,通用性强;我公司各类连接SSI编码器的仪表一览表：GPMV0814、GPMV1016三位一体型GPMV0814绝对多圈编码器,其光电码盘读码解码、显示设定、信号转换三位一体,输出4—20mA模拟量、并行数字量RS485通讯可同时输出,连接各类PLC和上位机;一般的应用,可选同时两组输出型,一组信号连接PLC,另一组连接显示仪表,如需要增加开关输出,可从显示仪表设定输出;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;。
编码器的脉冲计数高速计数器小总结
我们一般采用高速输出信号控制步进电机和伺服电机做位置,角度和速度的控制,比如定位,要实现这个目的,我们要知道这几个条件：1、PLC高速输出需要晶体管输出,继电器属于机械动作,反应缓慢,而且易坏2、以PLC为例,高速输出口采用Y0 、Y13、高速输出指令常用的有PLSY 脉冲输出PLSR 带加减速PLSV……可变速的脉冲输出ZRN……原点回归DRVI……相对定位DRVA……绝对定位4、脉冲结束标志位M80295、D8140 D8141 为Y0总输出脉冲数6、在同一个程序里面Y0做为脉冲输出,程序可以存在一次,当需要多次使用的时候,可以采用变址V进行数据的切换,频率,脉冲在不同的动作模式中,改变数据正对上述讲解的内容：我们用一个程序来表示若我们以后可能接触步进;伺服这一块,上述内容,大家一定要熟练掌握在高速计数器与编码器配合使用之前,我们首先要知道是单向计数,还是双向计数,需要记录记录的数据,需要多少个编码器,在PLC中也需要多少个高速输入点,我们先要确认清楚;当我们了解上面的问题以后,参照上题的寄存器分配表得知我们该选择什么高速计数器如：现在需要测量升降机上升和下降的高度,那么我们需要采用双向编码器,即可加可减的,AB相编码器,PLC需要两个IO点,查表得知,X0 X1为一路采用C251高速计数器那么我们可以这样编程,如图开机即启动计数,上升时方向,C251加计数下降时方向,C2 51减计数我们要求编码器转动的数据达到多少时,就表示判断实际升降机到达的位置注意：在整个程序中没有出现X0、X1这个两个软元件是因为C251为X0、X1的内置高速计数器,他们是一一对应的,只要见到c251,X0 X1就在里面了,当然,用了C251以后,X0 、X 1不能在程序里面再当做开关量使用了接线参照下图相对11题定时器和计数器来说,本题目主要是告诉大家学习高数处理的功能PLC内部高速计时器是计数器功能的扩展,高速计数器指令与定位指令使PLC的应用范围从逻辑控制、模拟量控制扩展到了运动控制领域;特点：其最大的特点就是执行的过程中不受PLC的扫描周期影响,而是按照中断方式工作,并且立即输出;之前的题目中,我们说过内部信号计数器,它可以对编程元件X、Y、M、S、T、C信号进行计数;当X信号计数时,要求X的断开和接通一次时间应大于PLC的扫描周期,否则会出现丢步的现象,如果PLC的扫描周期为40ms,则一秒里X的信号频率最高位25HZ;这么低的速度限制了PLC的高速应用范围,如编码器,可以达到10000HZ;编码器后面会讲到我们看高速计数器,可以先参照下面表格图片出处：FX编程手册U:增计数输入;D:减计数输入;A:A相输入;B:B相输入;R:复位输入;S:启动输入;一般不同型号的PLC,可能对应高速计数器的点位控制不一样,首先满足硬件功能;然后在软件上进行实现,两者缺一不可图片出处：三菱编程手册我们现在说说高速计数器与普通计数器的区别：1、高速计数器相对于普通计数器,不受扫描周期的影响,但是,速度还是有限制的;2、多个高速计数输入口,和对应的高速计数器不是任意选择的,由上表得知,他们是一一对应的3、所有高速计数器均为停电保持型,题当前值和出点状态在停电时都会保持停电前的状态,也可以利用参数设定为非停电保持型;4、作为高速计数器的高速输入信号,建议使用电子开关信号,而不要使用机械开关触点信号,由于机械触点的振动会引起信号输入误差,从而影响到正确计数;考考大家的理解能力看了上图,再看后面的内容,我们会不会对高速计数器又一步加深理解编码器是产生脉冲反馈给PLC的检测装置,一般用来检测外围设备走的距离和速度,我们常见的检测位置的元件有：光电编码器、光栅编码器；最常用感应同步器、磁栅编码器、容栅编码器；10年前的产品电位器；30多年前的产品激光干涉仪、机器视觉系统;高精度、高成本旋转式光电编码器原理：光电编码器,是通过光电转换将输入轴上机械几何位移量转换成脉冲数字量的传感器; 光电编码器是有码盘和光电检测装置组成;码盘是在一定直径的透明圆板上等分的印制了若干个细长线,如图,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测脉冲输出信号,即可测量编码器输入轴的转角;通过计算单位时间编码器输出脉冲的个数就能计算出输入轴的转速;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和脉冲相位差90度,以判断旋转方向,如下图所示;增量式编码器特点：l 构造简单,l 机械寿命长,l 抗干扰能力强,可靠性高；l 缺点是无法输出轴转动角的绝对位置;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;特点：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;4.有10位、14位、16位等品种;。
光电编码器基础学习知识原理与维修
高精度的光电编码器的结构及原理2009年06月12日星期五8:48本文主要介绍高精度的光电编码器的内部结构、工作原理与位置检测的方法。
一、光电编码器的介绍：光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。
根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器，下面我就这两种光电编码器的结构与工作原理做介绍。
（一）、绝对式光电编码器绝对式光电编码器如图所示，他是通过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示绝对位置信息的。
编码盘是按照一定的编码形式制成的圆盘。
图1是二进制的编码盘，图中空白部分是透光的，用“0”来表示;涂黑的部分是不透光的，用“1”来表示。
通常将组成编码的圈称为码道，每个码道表示二进制数的一位，其中最外侧的是最低位，最里侧的是最高位。
如果编码盘有4个码道，则由里向外的码道分别表示为二进制的23、22、21和20，4位二进制可形成16个二进制数，因此就将圆盘划分16个扇区，每个扇区对应一个4位二进制数，如0000、0001、 (1111)a) b)按照码盘上形成的码道配置相应的光电传感器，包括光源、透镜、码盘、光敏二极管和驱动电子线路。
当码盘转到一定的角度时，扇区中透光的码道对应的光敏二极管导通，输出低电平“0”，遮光的码道对应的光敏二极管不导通，输出高电平“1”，这样形成与编码方式一致的高、低电平输出，从而获得扇区的位置脚。
（二）、增量式光电编码器Increamental Optical-electrical Encoder增量式光电编码器是码盘随位置的变化输出一系列的脉冲信号，然后根据位置变化的方向用计数器对脉冲进行加/减计数，以此达到位置检测的目的。
它是由光源、透镜、主光栅码盘、鉴向盘、光敏元件和电子线路组成。
增量式光电编码器的工作原理是是由旋转轴转动带动在径向有均匀窄缝的主光栅码盘旋转，在主光栅码盘的上面有与其平行的鉴向盘，在鉴向盘上有两条彼此错开90o相位的窄缝，并分别有光敏二极管接收主光栅码盘透过来的信号。
光电编码器的工作原理和应用电路[指南]
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光电编码器的工作原理和应用电路1 光电编码器的工作原理光电编码器(Optical Encoder)俗称“单键飞梭”，其外观好像一个电位器，因其外部有一个可以左右旋转同时又可按下的旋钮，很多设备(如显示器、示波器等)用它作为人机交互接口。
下面以美国Greyhill公司生产的光电编码器为例，介绍其工作原理及使用方法。
光电编码器的内部电路如图1所示，其内部有1个发光二极管和2个光敏三极管。
当左右旋转旋钮时，中间的遮光板会随旋钮一起转动，光敏三极管就会被遮光板有次序地遮挡，A、B相就会输出图2所示的波形；当按下旋钮时，2、3两脚接通，其用法同一般按键。
当顺时针旋转时，光电编码器的A相相位会比B相超前半个周期；反之，A相会比B相滞后半个周期。
通过检测A、B两相的相位就可以判断旋钮是顺时针还是逆时针旋转，通过记录A或B相变化的次数，就可以得出旋钮旋转的次数，通过检测2、3脚是否接通就可以判断旋钮是否按下。
其具体的鉴相规则如下：1.A为上升沿，B=0时，旋钮右旋；2.B为上升沿，A=l时，旋钮右旋；3.A为下降沿，B=1时，旋钮右旋；4.B为下降沿，A=O时，旋钮右旋；5.B为上升沿，A=0时，旋钮左旋；6.A为上升沿，B=1时，旋钮左旋；7.B为下降沿，A=l时，旋钮左旋；8.A为下降沿，B=0时，旋钮左旋。
通过上述方法，可以很简单地判断旋钮的旋转方向。
在判断时添加适当的延时程序，以消除抖动干扰。
2 WinCE提供的驱动模型WinCE操作系统支持两种类型的驱动程序。
一种为本地驱动程序，是把设备驱动程序作为独立的任务实现的，直接在顶层任务中实现硬件操作，因此都有明确和专一的目的。
本地设备驱动程序适合于那些集成到Windows CE平台的设备，诸如键盘、触摸屏、音频等设备。
另一种是具有定制接口的流接口驱动程序。
它是一般类型的设备驱动程序。
流接口驱动程序的形式为用户一级的动态链接库(DLL)文件，用来实现一组固定的函数称为“流接口函数”，这些流接口函数使得应用程序可以通过文件系统访问这些驱动程序。
编码器分类
编码器分类1、按信号的原理分：增量式编码器、肯定式编码器、混合式编码器1）增量式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，从而可便利地推断出旋转方向，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洁，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰力量强，牢靠性高，适合于长距离传输。
其缺点是无法输出轴转动的肯定位置信息。
2）肯定式编码器利用自然二进制或循环二进制（格雷码）方式进行光电转换的。
肯定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，肯定编码器可有若干编码，依据读出码盘上的编码，检测肯定位置。
编码的设计可采纳二进制码、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肯定值；（2）没有累积误差；（3）电源切除后位置信息不会丢失。
但是辨别率是由二进制的位数来打算的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。
3）混合式肯定值编码器它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有肯定信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
肯定值编码器是一种直接编码和直接测量的检测装置。
它能指示肯定值位置，没有累积误差，电源切除后，位置信息不丢失。
常用的编码器有编码盘和编码尺，统称为码盘。
从编码器的使用记数来分类，有二进制编码、二进制循环码（葛莱码）、二-十进制码等编码器。
从结构原理分类，有接触式、光电式和电磁式等几种。
混合式肯定值编码器就是把增量制码与肯定制码同做在一块码盘上。
在圆盘的最外圈是高密度的增量条纹，中间有四个码道组成肯定式的四位葛莱码，每1/4同心圆被葛莱码分割成16个等分段。
该码盘的工作原理是三极记数：粗、中、精计数。
码盘转的转数由对“一转脉冲”的计数表示。
在一转以内的角度位置有葛莱码的4*16不同的数值表示。
每1/4圆葛莱码的细分有最外圆的增量码完成。
增量式光电编码器：测速，测转动方向，测移动角度、距离(相对)。
光电编码器输出脉冲的几种计数方法
光电编码器输出脉冲的几种计数方法光电编码器是一种常用的传感器，可以将物理运动转换成电信号输出。
它通常用于测量旋转角度、线性位移或速度等物理量。
光电编码器的输出通常是脉冲信号，而这些脉冲信号的计数方法对于准确获取物理量的数值至关重要。
在本文中，我们将探讨光电编码器输出脉冲的几种计数方法，并进一步分析其适用范围和优缺点。
1. 简单计数法在简单计数法中，我们直接对光电编码器输出的脉冲信号进行计数。
当脉冲数量达到预定值时，即可得到相应的物理量数值。
这种计数方法简单直接，适用于对物理量精度要求不高的场合，如简单的位置控制系统中。
然而，由于简单计数法无法处理脉冲信号的突变和误码，其适用范围受到一定限制。
2. 相位计数法相位计数法是以脉冲信号的相位变化进行计数。
通过检测脉冲信号的相位变化，可以实现对物理量的准确计数。
相位计数法适用于对脉冲信号变化频率较高的情况，能够有效避免误码和突变信号的影响。
然而，相位计数法对于频率较低的脉冲信号则无法有效计数，因此在选用相位计数法时需谨慎考虑其适用范围。
3. 光电编码器作为位置传感器时的计数方法对于光电编码器作为位置传感器的计数方法，通常采用增量式和绝对式两种方式。
增量式计数方法是基于光电编码器输出的增量脉冲进行计数，适用于需要连续监测位置变化的应用场合，如机械运动控制系统中。
而绝对式计数方法则是直接读取光电编码器输出的位置信息，能够精确获取物理量的绝对数值，适用于对位置精度要求较高的场合。
光电编码器输出脉冲的计数方法多种多样，各有适用范围和优缺点。
在实际应用中，我们需根据具体的物理量测量需求和系统性能要求来选择合适的计数方法。
通过深入理解和灵活运用这些计数方法，我们能够更好地实现对物理量的精确测量与控制。
在本主题中，我深入研究了光电编码器输出脉冲的几种计数方法，通过对比和分析，我对其中的优缺点有了更深入的理解。
我认为在实际应用中，选择合适的计数方法需要综合考虑物理量测量需求、系统性能和可靠性要求等多方面因素，以便更好地实现精确的测量与控制。
电梯编码器知识
电梯编码器知识2009-10-27 20:34 来源：互联网admin 点击: 891次编码器的工作原理介绍一、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。
编码器输出形式
1 编码器基础1.1光电编码器编码器是传感器的一种，主要用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离和计数等，许多马达控制均需配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出等，应用范围相当广泛。
按照不同的分类方法，编码器可以分为以下几种类型：➢根据检测原理，可分为光学式、磁电式、感应式和电容式。
➢根据输出信号形式，可以分为模拟量编码器、数字量编码器。
➢根据编码器方式，分为增量式编码器、绝对式编码器和混合式编码器。
光电编码器是集光、机、电技术于一体的数字化传感器，主要利用光栅衍射的原理来实现位移——数字变换，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。
典型的光电编码器由码盘、检测光栅、光电转换电路（包括光源、光敏器件、信号转换电路）、机械部件等组成。
光电编码器具有结构简单、精度高、寿命长等优点，广泛应用于精密定位、速度、长度、加速度、振动等方面。
这里我们主要介绍SIMATIC S7系列高速计数产品普遍支持的增量式编码器和绝对式编码器。
1.2增量式编码器增量式编码器提供了一种对连续位移量离散化、增量化以及位移变化（速度）的传感方法。
增量式编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，它能够产生与位移增量等值的脉冲信号。
增量式编码器测量的是相对于某个基准点的相对位置增量，而不能够直接检测出绝对位置信息。
如图1-1所示，增量式编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。
在码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期。
检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线，它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上相差90°。
当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差90°的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，就可以得到被测轴的转角或速度信息。
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光电编码器输出脉冲的几种计数方法
1.总脉冲计数法：
总脉冲计数法是最简单的计数方法，即直接对光电编码器输出的每个脉冲进行计数。
计数器工作于计数模式，每次接收到一个脉冲信号，计数器就增加1、通过读取计数器的数值，可以获取到物体的具体位置。
这种方法适用于需要获取绝对位置信息的应用。
2.方向计数法：
有些应用场景需要获取旋转运动物体的旋转方向，因此采用方向计数法。
方向计数法在总脉冲计数法的基础上增加了方向信号的判断。
方向信号通常通过一个相位差可调的霍尔元件或光电传感器来实现。
当物体顺时针旋转时，方向信号为高电平，计数器加1；当物体逆时针旋转时，方向信号为低电平，计数器减1、通过方向信号，可以准确识别旋转方向。
3.增量计数法：
增量计数法是通过计算每次脉冲的增量来进行计数。
在这种方法中，光电编码器输出的脉冲信号被输入到一个脉冲传感器中，脉冲传感器将脉冲信号转换为固定周期的方波信号。
然后，方波信号经过一个计数器进行计数，每次计数都代表一个固定增量。
通过对增量计数进行累加，可以获取物体的位置信息。
增量计数法适用于需要获取相对位置变化的应用。
4.平均计数法：
平均计数法是一种改进的计数方法，通过采用平均值来减小误差。
光电编码器输出的脉冲信号经过一个滤波器进行滤波，去除噪声和波动。
然后，滤波后的信号经过计数器进行计数。
由于滤波的作用，计数器只计数
滤波后的信号，而不计数噪声和波动。
这样可以更准确地获取位置信息。
平均计数法适用于对测量精度要求较高的应用。
总结：
光电编码器输出脉冲的计数方法有总脉冲计数法、方向计数法、增量
计数法和平均计数法。
每种计数方法根据应用场景的需求选择不同的方法。
总脉冲计数法适用于需要获取绝对位置信息的应用；方向计数法适用于需
要获取旋转方向的应用；增量计数法适用于需要获取相对位置变化的应用；平均计数法适用于对测量精度要求较高的应用。