编码器原理
(1)光电编码器
光电编码器是一种二进制光电位置指示器，其基本原理是由不同等分的明暗相间的条纹，通过光电元件取得角度位置的二进制数字信号，最后进行解码取得角度位置的绝对值或相对值。绝对编码器的码形总是唯一的，这种码形给出了长度或角度的位置。光电编码器由光源，码盘和光电接收器所组成。码盘是编码器中的最重要的器件。图3.17是一个八位编码器的码盘和编码器的工作原理图。这里的码盘是一种自然码盘。绝对编码器的码形有多种形式。一种叫做格瑞码
的码盘特别适用于光学编码器（见图3.18(a)）。这种码盘每进一格仅改变一个数码，不易产生错码现象。
图 3.18 (a) 格瑞码的码盘和(b)增量编码器的码盘
图 3.19 增量编码器码盘脉冲信息细分的工作原理，图中z表示零位
光电编码器的另一类是增量编码器。增量编码器的码盘如图3.18(b)所示。它的码盘是由明暗相间的条纹所构成。一般来讲同样分辨精度的增量编码器要比绝对编码器便宜得多。增量编码器还有一些提高分辨精度的方法。通常增量光栅码盘有四个刻道，其中两个是明暗相间的条纹码，另外两个是电源亮度指示码。这两个条纹码之间相互错开，这样这种码盘的编码器就不但可以给出码盘运动的角度和大小，而且可以给出码盘运动的方向。同时当光栅码盘的方波脉冲信息输入到顺时针 和逆时针
的增减计数器中时，这种两个条纹码的方波信息就可以分解为一倍、两倍或四倍的精细信号以提高编码器的分辨本领。如果光栅码盘的质量好，这种精细的四倍的信号可以精确到每一个信号脉冲的二分之一。
为了获得更为精细的分辨本领一种用光栅读头的方法可以达到这个目的。（见图3.20）这时在旋转光栅的后面加上了一个小的子光栅。当相干光照射在光栅盘上时，在子光栅面上的光强为(leki,1999)：
(3.58)
图 3.20 增量编码器中子光栅码盘细分的工作原理图(leki,1999)
式中 是光栅的投射率。如果第一个光栅的周期是 ，第二个光栅的周期也是 。用 作为在焦面上的空间频率，则在焦面上的光能量为：
译码器和编码器实验报告
一、实验目的。
本实验旨在通过对译码器和编码器的实验操作，加深对数字通信原理中编码解码技术的理解，掌握其工作原理和实际应用。
二、实验原理。
1. 译码器。
译码器是一种将数字信号转换为模拟信号或者模拟信号转换为数字信号的设备。在数字通信系统中，译码器通常用于将数字信号转换为模拟信号，以便在模拟信道上传输。在接收端，译码器将模拟信号转换为数字信号，以便进行数字信号处理和解码。
2. 编码器。
编码器是一种将数字信号转换为另一种数字信号的设备。在数字通信系统中，编码器通常用于将数字信号转换为便于传输和存储的编码形式，以提高传输效率和数据安全性。
三、实验内容。
1. 实验仪器与材料。
本实验使用的仪器包括译码器、编码器、示波器、信号发生器等。实验材料包括数字信号发生器、示波器连接线等。
2. 实验步骤。
（1）连接实验仪器，将数字信号发生器连接到编码器的输入端，将编码器的输出端连接到译码器的输入端，再将译码器的输出端连接到示波器。 （2）设置实验参数，调节数字信号发生器的频率和幅度，设置编码器和译码器的工作模式和参数。
（3）观察实验现象，通过示波器观察编码器和译码器的输入输出波形，记录实验数据。
（4）分析实验结果，根据实验数据分析编码器和译码器的工作原理和特性，总结实验结果。
四、实验结果与分析。
通过本次实验，我们成功观察到了编码器和译码器的输入输出波形，并记录了相应的实验数据。通过分析实验结果，我们深入理解了译码器和编码器的工作原理和特性，对数字通信原理有了更深入的认识。
五、实验总结。
本次实验通过实际操作加深了我们对译码器和编码器的理解，提高了我们的实验操作能力和数据分析能力。译码器和编码器作为数字通信系统中重要的组成部分，对数字信号的处理和传输起着至关重要的作用，我们应进一步深入学习和掌握其原理和应用。
六、实验心得。
通过本次实验，我们不仅学习到了译码器和编码器的工作原理，还提高了实验操作和数据分析的能力。在今后的学习和工作中，我们将继续努力，深入学习数字通信原理，提高自己的专业水平。
编码器应用总结
前言：在公司码头装卸设备中应用于各个重要机构的编码器都属于光电编码器，由于与其相关的故障时有发生，造成设备故障率相应提高，其重要性日益突出，所以我们对此类编码器的工作原理，应用情况，相关故障以及解决方法进行了技术性的整理，总结如下：
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臵组成。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臵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。
我公司码头起重机有岸边桥和场地桥两种，在这两种设备中主要应用的是增量式和绝对式编码器，其中绝对式编码器分为二进制和格雷码两种。以下我们分增量式编码器，绝对式二进制编码器，绝对式格雷制编码器三种进行说明。
1．增量式编码器：
[1]工作原理：
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臵信息。
[2]应用范围：
在码头作业的场地桥，岸边桥中应用的增量式编码器为脉冲编码器（也叫脉冲发电机，简称PG）。
起重机种类 机构 型号 安川场地桥 起升 LF-60B-S89A 600P/R
大车 GHW930596R 600P/R（也属于旋转编码器）
实验六 CVSD编码器和CVSD译码器系统
一、实验原理和电路说明
CVSD编码系统分别由CVSD发送模块和CVSD译码模块模块完成。CVSD编码器模块将模拟信号进行CVSD编码，转换为数字信号在信道上进行传输。CVSD译码器模块将信道上接收到的数字信号进行CVSD码字译码处理，还原出模拟信号。CVSD编译码器使用了莫托洛拉公司生产的大规模集成电路MC34115芯片，该芯片可用于CVSD编码，又可用作CVSD解码，其取决于芯片第15脚的使能信号：“1”电平为编码方式，“0”电平为译码方式。。CVSD编译码器电路组成框图参见下图：
图4.4.1CVSD编译码模块框图输入输出U802A放大器U801CVSD编码器U902A放大器U901CVSD编码器传输信道模拟信号数字信号
1、 CVSD发送模块主要由CVSD编码集成电路U801(MC34115)、运放U802(TL082)、本地译码器、音节滤波器和非线性网络组成，CVSD发送模块原理框图见图1.8.2所示。外部输入的话音信号经U802A缓冲放大之后，送U801的1脚进行CVSD话音编码（CLKT_Data为32KHz的编码时钟），CVSD编码之后的数据经9脚输出（CVSD_ENOUT）。R806、R807、R808、C805和C804组成的积分网络完成本地译码；TP803是恢复的原始模拟信号（近似值），该信号通过2脚送入比较器与输入信号进行比较。在TP804可以观测到连码一致性脉冲信号，R813、R814和C806构成音节滤波器，用于对连码一致性脉冲进行平滑。U802B、D801、D802和周围电阻组成非线性网络，使在大信号输入时，量化阶自适应的增加，实现斜率连续可变的自适应增量调制。在通信原理实验箱中，CVSD_ENOUT编码信号可直接送到CVSD译码模块中，亦可经信道调制系统（BPSK或DBPSK）送到接收端。
TP803图1.8.2
CVSD发送模块原理框图U802B跳线器K801放大器比较器量化编码脉幅调制三连码检测双积分器音节滤波器非线性网络U801：MC34115U802ATP802TP801TP805TP806TP804TP807输出时钟输出数据PAM模块测试信号PAMT本地译码
