10分钟学会光电编码器
光电编码器原理及应用电路
光电编码器原理及应用电路————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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度的脉冲信号。
图1 光电编码器原理示意图根据检测原理，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度的脉冲信号，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。
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。
光电编码器原理课件
光电编码器原理课件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。
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，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&or dm;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。
(REP)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。
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。
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。
光电编码器原理及应用电路
光电编码器原理及应用电路————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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度的脉冲信号。
图1 光电编码器原理示意图根据检测原理，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度的脉冲信号，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。
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。
光电编码器的原理及应用
光电编码器的原理及应用光电编码器是一种精密测量设备，常用于测量旋转角度或线性位置。
它通过光电传感器和编码盘之间的互动来实现测量。
本文将介绍光电编码器的原理、构造和应用。
一、原理光电编码器的工作原理基于光电传感器对编码盘上光学标记的检测。
编码盘通常由透明和不透明的区域组成。
当光线照射到编码盘上时，透明和不透明的区域将交替出现在光电传感器面前，从而导致光电传感器输出脉冲。
光电编码器的输出脉冲数与编码盘上的光学标记数目相关。
通常，编码盘上的光学标记数越多，输出脉冲数就越多，从而实现更精确的位置测量。
此外，光电编码器还可通过增量编码或绝对编码方式进行测量。
二、构造光电编码器通常由光学系统、编码盘、信号处理电路和接口电路组成。
光学系统包括光源和光电传感器，用于发射和接收光线。
编码盘作为测量对象，用于生成光学标记。
信号处理电路负责对光电传感器输出的脉冲信号进行处理和解码。
接口电路用于将处理后的信号输出给外部设备。
光电编码器的结构形式主要有旋转式和直线式两种。
旋转式编码器适用于旋转轴测量，常见的有光栅编码器和光学电子编码器。
直线式编码器适用于直线位移测量，常见的有线性光栅编码器和直线电子编码器。
三、应用光电编码器在工业控制、机械加工、自动化系统等领域中有广泛的应用。
1. 位置测量：光电编码器可用于测量机械设备的旋转角度或线性位移，例如机床的进给系统、机器人的关节角度等。
其高精度和稳定性使得测量结果可靠准确。
2. 运动控制：光电编码器可作为反馈装置用于闭环控制系统中，实现对机械设备运动的精确控制。
通过实时监测位置变化，可以对运动过程进行调整和优化，提高生产效率。
3. 位置校准：光电编码器可在传感器灵敏度高、分辨率高的情况下，对其他传感器的测量结果进行校准。
例如，在无人驾驶领域中，光电编码器可用于对雷达或摄像头的测量结果进行校准，提高车辆的定位准确性。
4. 导航系统：光电编码器可用于导航系统中船舶、飞行器等航行过程的航向或航行距离的测量。
光电编码器基础知识培训 PPT课件
7
Confidential and internal use only
UVW ASIC ABZ ASIC
正在发光的LED、 Lens组合件
码盘
8
Confidential and internal use only
111870-0002 LED、Lens组合件
ABZ ASIC 整体放大图
ASIC的局部放大图
5
Confidential and internal use only
增量信号：
由A，B，Z等信号组成可以反 应出当前编码器的运行状态。
如：在单位时间内，用户接受 到的脉冲数就反应出了编码器运行 的速度，包括速率和方向。
磁极信号（UVW信号）：
由U、V、W等信号组成可以代 替电机中的电刷切换电机的磁极电 流方向。用来控制电机的运行。
•从机械结构分 •1组合式 2无轴承(M series) 3封闭式
21
Confidential and internal use only
3 编码器的主要技术参数 脉冲 精度 时针方向 电源电压 消耗电流
电压输出 集电极开路 驱动器输出 信号协议 互补输出 绝缘阻抗 响应频率 启动力拒 径向跳动 轴向串动 端面跳动 时针方向 最大机械转速
19
Confidential and internal use only
20
Confidential and internal use only
2 编码器的主要分类
•从工作原理分 •1光电式 2磁电式 3机械式
•从信号分 •1增量式(F10 F14 F18) •2绝对式(AC58)
•从轴形式分 •1空心轴(F series) 2实心轴(RI41 RI58 76)
光电式传感器——光电编码器 PPT
光电编码器转速测量动画演示
绝对式光电编码器
M法测速（适合于高转速场合） m1
T
有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r，在5s 时间内测得65536个脉冲，则转速（r/min)为 ：
n = 60 × 65536 /（1024 × 5）=768 r/min
转速测量
编码器每转产 生 N 个脉冲，在 T 时间段内有 m1 个脉冲产生，则 转速（r/min)为: n = 60m1/（NT）
x＝t/360×
x
位置反馈
在数控机床中的应用
通过测量滚 珠丝杠的角位
移，间接获得
工作台的直线 位移x，构成位 置半闭环伺服 系统。
绝对式光电编码器
数控机床位置检测装置的分类
绝对式光电编码器
在伺服电机中的应用
伺服电机
编码器
应用方面：
•转子磁极位置测量 •角位移测量 •转速测量
绝对式光电编码器
转速测量
一转（360）
C
绝对式光电编码器
•绝对式编码器按照角 度直接进行编码，直 接用数字代码表示。
•绝对式光电编码器的编 码盘由透明及不透明区组 成，编码盘上码道的条数 就是数码的位数。
• 这种编码器的特点不是要计数器，而是在转轴的任意位置 都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。
绝对式光电编码器
1－光源；2－透镜；3－编码盘；4－狭缝； 5－光电元件
光敏元件所产 生的信号A、B 彼 此 相 差 90 相 位，用于辨向。 当码盘正转时， A信号超前B信 号90； 当码盘反转脉冲）
在码盘里圈，还有一条
狭缝C，每转能产生一个脉
冲，该脉冲信号又称“一
转信号”或零标志脉冲，
C
智能传感器技术之光电编码器课件
智能化与集成化
智能传感器技术将与光电编码器进一步融合，实现编码器的智能化 和集成化，提高其自适应和自我诊断能力。
无线连接与远程监控
通过无线通信技术，光电编码器将能够实现远程监控和数据传输， 提高设备管理和维护的便捷性。
光电转换原理的核心在于光敏元件的响应特性，即在不同光照条件下，光敏元件 能够产生相应的电信号。
信号处理原理
信号处理原理是指对获取的原始电信号进行处理，以提取出 所需的信息。在光电编码器中，信号处理电路负责对光电转 换电路输出的电信号进行处理。
信号处理电路通常包括放大器、滤波器、整形电路等，用于 对原始电信号进行放大、滤波和整形，以便后续的解码和计 数。
工作原理
光电编码器主要由光源、光敏元件、光电码盘和信号处理电路组成。当码盘转 动时，光敏元件接收到的光线会发生变化，从而产生电信号，经过信号处理电 路处理后输出相应的数字或脉冲信号。
光电编码器的分类与特点
分类
根据码盘的不同，光电编码器可分为 绝对式和增量式两种。绝对式编码器 具有唯一对应的输出码，而增量式编 码器则输出脉冲信号。
CHAPTER 03
光电编码器的性能指标
分辨率与精度
分辨率
光电编码器能够检测到的最小角度变 化量，通常以度（°）或弧度（rad） 为单位。分辨率越高，检测角度变化 的能力越强。
精度
光电编码器实际测量的角度值与真实 角度值的偏差程度。精度越高，测量 结果越准确。
工作环境要求
工作温度
光电编码器正常工作的环 境温度范围，通常为20°C至70°C。
采用屏蔽电缆、远离干扰源等措施，减少信 号干扰。
光电编码器的工作原理
1.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。
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
连接正弦或余弦编码器
24V TTL encoder ES1R, ES2R or EV1R: Install the TTL encoder in exactly the same way as the high-resolution sin/cos encoders 安装TTL编码器或高分辨率的
正弦或余弦编码器
光电编码器培训教程
绝对式旋转编码器
用光信号扫描分度盘（分度盘与传动 轴相联）上的格雷码刻度盘以确定被 测物的绝对位置值，然后将检测到的 格雷码数据转换为电信号以脉冲的形 式输出测量的位移量
光电编码器培训教程
格雷码的绝对编码器的分度盘
代码盘用格雷码编码
光电编码器培训教程
绝对式旋转编码器的特点：
光电编码器培训教程
编码器的安装与连接
Connection of TTL encoder ES1T, ES2T or EV1T to MOVIDRIVE 连接TTL信号的编码器 Use the 5V encoder supply type DWI11A MOVIDRIVE option (part no. 822 759 4) if you have to connect an encoder with 5V DC encoder supply ES1T, ES2T or EV1T to MOVIDRIVE 连接一个5V信号的编码
Connection of HTL encoder ES1C, ES2C or EV1C to MOVIDRIVE If you are using an HTL encoder ES1C, ES2C or EV1C, you must not connect the negated channels A(K1), B(K2) and C(K0) to MOVIDRIVE 连接HTL信号编码器
光电编码器培训教程
编码器的安装与连接
Connection of proximity sensor
连接接近传感器
NV16/26 encoder
连接编码器
光电编码器培训教程
编码器的屏蔽电缆连接
Connect the shield in the Sub D on the encoder 用屏蔽的D型接口连接编码器
同时输出绝对旋转角度编码与相对旋 转角度编码
光电编码器培训教程
混合式旋转编码器的特点：
具备绝对编码器的旋转角度编码的唯 一性与增量编码器的应用灵活性
光电编码器培训教程
SEW 编码器的规格选择
光电编码器培训教程
常规编码器参数说明
光电编码器培训教程
Resolver（分解器、模拟式）
Schematic diagram and equivalent circuit diagram of the resolver
旋转编码器的安装 环境方面： 编码器是精密仪器，使用时要注意周 围有无振源及干扰源 不是防漏结构的编码器不要溅上水、 油等，必要时要加上防护罩 注意环境温度、湿度是否在仪器使用 要求范围之内
光电编码器培训教程
编码器的安装与连接
Connection of Sin/Cos encoder ES1S, ES2S or EV1S to MOVIDRIVE
在一个检测周期内对不同的角度有不 同的格雷码编码，因此编码器输出的 位置数据是唯一的 因使用机械连接的方式，在掉电时编 码器的位置不会改变，上电后立即可 以取得当前位置数据 检测到的数据为格雷码，因此不存在 模拟量信号的检测误差
光电编码器培训教程
绝对式编码器综述
特点: 选型:
数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信号 根据输出的脉冲信号可以转化为速度. - 单编码盘 / 多编码盘 (测量一个或二个旋转 代码 (格雷码, BCD码, 二进制码) 信号传输方式 (并口, 串口) 分辨率 最大旋转速度 结构简单 角行程编码 (通过旋转轴获得) 线性编码 (激光远距离测量) 掉电不影响编码数据的获得 最大24位编码 比较贵
光电编码器
主讲人：李超
光电编码器培训教程
光电编码器是集光、机、电技术于一体 的数字化传感器，可以高精度测量被测 物的转角或直线位移量。
光电编码器培训教程
信号输出原理图
绝对编码器通过 SSI 接口进行信号调节
光电编码器培训教程
按测量方式的分类： 旋转编码器 直尺编码器
按编码方式的分类： 绝对式编码器 增量式编码器 混合式编码器
变量)
优点:
缺点:
光电编码器培训教程
增量式旋转编码器
用光信号扫描分度盘（分度盘与转动 轴相联），通过检测、统计信号的通 断数量来计算旋转角度
用TTL 与 HTL 信号的 增量编码器
TTL 信号有零点与取消信号 HTL 信号只有零点没有取消信号
用正弦或余弦信号分辨的 增量编码器
用正弦或余弦信号表示零点与角度
光电编码器培训教程
旋转编码器的安装 电气方面： 配线时应采用屏蔽电缆 开机前，应仔细检查，产品说明书与 编码器型号是否相符，接线是否正确 长距离传输时，应考虑信号衰减因素， 选用具备输出阻抗低，抗干扰能力强 的型号
光电编码器培训教程
旋转编码器的安装 电气方面： 避免在强电磁波环境中使用
分解器的等效原理图和电路图
Output voltages V1 and V2 of the resolver
分解器的二种电压输出模式
光电编码器培训教程
接近传感器
Setup of the proximity sensor system
接近传感器的安装
Signal output of the proximity sensors
光电编码器培训教程
编码器安装方式
编码器在扩展轴上
绝对编码器
通用编码器安装在扩展轴上
编码器在实体轴上
分解器
临近传感器
光电编码器培训教程
旋转编码器的安装 电气方面： 接地线应尽量粗，一般应大于1.5平方 编码器的输出线彼此不要搭接，以免 损坏输出电路 编码器的信号线不要接到直流电源上 或交流电流上，以免损坏输出电路 与编码器相连的电机等设备，应接地 良好，不要有静电
Connect the shield to the electronics shield clamp of the inverter
在变换器的电路板上用线卡连接
Connect the shield to the PG fitting of the encoder 编码器用屏蔽的PG接口连接
光电编码器培训教程
光电编码器培训教程
增量式编码器综述
特点: 选型:
数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信号 根据旋转脉冲数量可以转换为速度 - 旋转一周对应的脉冲数 (256, 512, 1024, - 输出信号类型 (TTL, HTL, push-pull mode) - 电压类型 (5V, 24V) - 最大分辨速度
光电编码器培训教程
增量式旋转编码器的特点： 编码器每转动一个预先设定的角度将 输出一个脉冲信号，通过统计脉冲信 号的数量来计算旋转的角度，因此编 码器输出的位置数据是相对的 由于采用固定脉冲信号，因此旋转角 度的起始位可以任意设定 由于采用相对编码，因此掉电后旋转 角度数据会丢失需要重新复位
编码器的安装与连接
Reslover signals and description
信号描述与说明
Connection of resolver to MOVIDRIVE MDS inverter
连接分解器去变换器
光电编码器培训教程
旋转编码器的技术术语
光电编码器培训教程
光电编码器培训教程
接近传感器的信号输出
光电编码器培训教程
旋转编码器的安装 机械方面： 由于编码器属于高精度机电一体化设 备，所以编码器轴与用户端输出轴之 间需要采用弹性软连接，以避免因用 户轴的串动、跳动而造成编码器轴系 和码盘的损坏
光电编码器培训教程
旋转编码器的安装 机械方面： 安装时注意允许的轴负载 应保证编码器轴与用户输出轴的不同 轴度＜0.20mm，与轴线的偏角＜ 1.5° 安装时严禁敲击和摔打碰撞，以免损 坏轴系和码盘 长期使用时，定期检查固定编码器的 螺钉是否松动 （每季度一次）
器
光电编码器培训教程
编码器的安装与连接
Connection of absolute encoder AV1Y to MOVIDRIVE inverter with DPA11 option 通过DPA11接口连接绝
对编码器与变换器
Connection of absolute encoder AV1Y to MOVIDRIVE inverter with DIP11 option 通过DIP11接口连接绝
2048)
- 分辨能力强 - 测量范围大 (100-10.000 inc./rotational motion) - 适应大多数情况
优点:
缺点:
- 断电后丢失位置信号 - 技术专有，兼容性较差
光电编码器培训教程
混合式旋转编码器
用光信号扫描分度盘（分度盘与转动 轴相联），通过检测、统计光信号的 通断数量来计算旋转角度
光电编码器培训教程
编码器分类
编码器
模拟量编码器
数字编码器
增量编码器
绝对值编码器
旋转变压器
Sin/Cos 编码器
_ _ _ A, A, B, B, C, C
格雷码
二进制码
光电编码器培训教程
编码器分类
数字编码器
增量式编码器
绝对值编码器
混合式编码器
光电编码器培训教程
旋转编码器： 通过测量被测物体的旋转角度并将 测量到的旋转角度转化为脉冲电信号 输出 直尺编码器： 通过测量被测物体的直线行程长度 并将测量到编码器培训教程