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一种基于光电编码器和Matlab曲线拟合的测速方法作者：广东海洋大学电子信息工程系王嘉斌大家都知道，对于电机速度的测量方法有很多种，其中比较经典有M法测速、T法测速和MT法测速。
而在这里，我要介绍的是一种非常适合于飞思卡尔智能车的基于光电编码器的测速方法。
这里以200P/R的为例，它每转一周就会输出200个脉冲，通过单片机的脉冲捕捉功能就能检测到编码器输出的脉冲数。
众所周知，电机的转速是通过PWM的占空比来控制，想到这里，我们可以提出这样的一个疑问：既然占空比决定电机转速，而转速可以通过编码器输出的脉冲个数来表示，那么电机的PWM占空比跟编码器输出的脉冲个数是不是有某种必然的关系呢？答案是肯定的。
没错，占空比跟脉冲个数之间一定有种必然的关系！这种关系可能是线性的，也可能是非线性的。
在偏差允许的范围内，我们一般会选择线性的。
原因很简单，线性的让单片机计算起来肯定要快一些。
既然怀疑这两者之间有某种联系，那么我们就要想办法去找出它们之间的关系来。
首先，我们得先做一件事——测量。
通过测量不同占空比所对应的脉冲个数，再通过一定的数据处理（例如多次测量求平均值），得到两组对应的数据。
本人是通过先编写好程序，在程序中设置6种不同的速度值，即6种电机的PWM占空比值，然后通过每10ms的中断来读取编码器输出的脉冲个数。
因为都是10ms，所以每次读取到的脉冲个数都相差不大，最多差9个脉冲，为了减小测量误差，我取了4组数，然后对这4组数取平均值。
这样，就得到了一组电机PWM占空比跟编码器脉冲个数的数据。
对所得到的数据，我们可以借助Matlab这个强大的数学工具来处理。
主要用的是Matlab 的曲线拟合功能。
下面我将为大家介绍一下相关的操作步骤。
首先，我们把得到的占空比和脉冲个数以数组的形式输入到Matlab中（x代表占空比，y为脉冲个数）：x=[100,200,300,400,500,600];y=[123,350,560,763,970,1206]; 然后再输入曲线拟合工具箱cftool(x,y)命令，此时Matlab会自动弹出一个新的窗口（如下图1）进入曲线拟合工具箱界面“Curve Fitting tool”后，按下面步骤操作：（1）点击“Data”按钮，弹出“Data”窗口；（2）利用X data和Y data的下拉菜单读入数据x,y，可修改数据集名“Data set name”，然后击“Create data set”按钮窗口，退出“Data”，返回工具箱界面，这时会自动画出数据集的曲线图（图2）；图2（3）点击“Fitting”按钮，弹出“Fitting”窗口；（4）点击“New fit”按钮，可修改拟合项目名称“Fit name”，通过“Data set”下拉菜单选择数据集,然后通过下拉菜单“Type of fit”，选择拟合曲线的类型，在这里我们直接选择Polynomial：多形式逼近中的liner类型；（5）类型设置完成后，点击“Apply”按钮，就可以在Results框中得到拟合结果（图3）。
光电编码器实现小车测速探讨编码器是一种测量对角位移的传感器，光电编码器属于众多编码器中的一类。
当前，光电编码器已被广泛应用于机电测控的各个行业，例如：旋转平台、机器人、导弹发射角度、织物记长、停床刀的定位等等。
针对光电编码器的原理，就其如何实现对小车速度的测量进行分析。
标签：光电编码器；原理；小车速度1、光电编码器的分类概述光电编码器分为增量式和绝对式两种类别。
其中，增量式光电编码器具有体积小、结构简单、精度高、价格低、性能稳定、影响速度快等优点，因此，相比于绝对式光电编码器具有更为广泛的应用。
在大量程角速度、大量程角位移和高分辨率的系统当中，增量式光电编码器的优势得到了更为充分的体现。
这样的装置成本高、结构复杂。
2、光电编码器的工作原理分析2.1增量式光电编码器工作原理分析增量式光电编码器是由主码盘、光学系统、鉴向盘和光电变换器构成的，在主码盘的周边刻有相等节距的辐射状窄缝，形成分布均匀的不透明区和透明区。
当工作时，鉴向盘保持静止，转轴和主码盘一同转动，这时光源发出的光就投射于鉴向盘和主码盘上，通过光敏原件的作用，将这种光信号转变成为脉冲信号，通过对脉冲信号的处理，向数控系统输出另一种脉冲信号，进而在数码管上直接显示出所测的位移量。
2.2绝对式光电编码器工作原理分析绝对式光电编码器是将被测角度通过对编码盘上图案信息的读取，直接转化成为相应的代码检测元件。
绝对式光电编码器的编码盘有接触式、光电式和电磁式三种。
光电元件通过接收不同码盘位置所产生的光信号，将其转化为相应的电信号，后经过整形放大，最终形成相应的数码电信号。
3、光电编码器测量小车速度3.1光电编码器测量小车速度的原理光电编码器是由一个红外发射接受装置和一个码盘构成。
当红外光由发射器射出，射于黑色条纹上时，将被间断地反射于接收器上，在接收器的输入端会受到通轮子转速为正比关系的光脉冲信号，进而在接收器的输出端形成具有一定频率的电信号。
再利用微处理器对电脉冲进行计算，就可以得到小车的移动速度。
编码器输出的A向脉冲接到单片机的外部中断INT0，B向脉冲接到I/O端口P1.0。
当系统工作时，首先要把INT0设置成下降沿触发，并开相应中断。
当有有效脉冲触发中断时，进行中断处理程序，判别B脉冲是高电平还是低电平，若是高电平则编码器正转，加1计数；若是低电平则编码器反转，减1计数。
基于51单片机的直流电机PID闭环调速系统原理详解与程序(2013-08-04 01:18:15)转载▼标签：分类：单片机51单片机直流电机pidpcf8591基于51单片机的直流电机PID闭环调速系统1.电机转速反馈：原理：利用光电编码器作为转速的反馈元件，设电机转一周光电编码器发送N个PWM波形，利用测周法测量电机转速。
具体实现：将定时器0设置在计数模式，用来统计一定的时间T内接受到的脉冲个数M个，而定时器0置在计时模式，用来计时T时间。
则如果T时间接受到M个PWM波形，而电机转一圈发出N个PWM波形，则根据测周法原理，电机的实际的转速为：real_speed=M/（N*T），单位转/秒。
若将定时器1置在计数模式，则PWM波形应该由P3^3脚输入。
代码实现：//定时器0初始化，用来定时10msvoid Init_Timer0(void){TMOD |= 0x01; //使用模式1，16位定时器，且工作在计时模式TH0=(65536-10000)/256; //定时10msTL0=(65536-10000)%6;EA=1; //总中断打开ET0=1; //定时器中断打开TR0=1; //定时器开关打开}// 计数器1初始化，用来统计定时器1计时250ms内PWM波形个数void Init_Timer1(void){TMOD |= 0x50; //使用计数模式1，16位计数器模式TH1=0x00; //给定初值，由0往上计数TL1=0x00;EA=1; //总中断打开ET1=1; //定时器中断打开TR1=1; //定时器开关打开}//定时器0的中断服务子函数，主要完成脉冲个数的读取，实际转速的计算和PID 控制以及控制结//果输出等工作void Timer0_isr(void) interrupt 1{unsigned char count;TH0=(65536-10000)/256; //重新赋值 10msTL0=(65536-10000)%6;count++;if (count==25) //如果达到250ms，则计算一次转速并进行一次控制运算{count=0;//清零以便于定时下一个250msTR1=0;//关闭定时器1，统计脉冲个数real_speed=(256*TH1+TL1)*4/N;//250ms内脉冲个数并由此计算转速TH1=0x00; //计数器1清零，重新开始计数TL1=0x00;TR1=1;OUT=contr_PID();//进入PID控制，PID控制子函数代码在后面给出write_add(0x40,OUT);//进行DA转换，将数字量转换为模拟量，后面会介绍到 }}2.PID控制：PID的基本原理在这里不作具体讲解，这里主要给出PID算法的实现，通过调节结构体中比例常数（Proportion）、积分常数（Integral）、微分常数（ Derivative）使得转速控制达到想要的精度。
光电编码器测量电机转速的方法光电编码器测量电机转速的方法可以利用定时器/计数器配合光电编码器的输出脉冲信号来测量电机的转速。
具体的测速方法有M法、T法和M/T法3种。
一、M法又称之为测频法，其测速原理是在规定的检测时间Tc内，对光电编码器输出的脉冲信号计数的测速方法，例如光电编码器是N线的，则每旋转一周可以有4N个脉冲，因为两路脉冲的上升沿与下降沿正好使编码器信号4倍频。
现在假设检测时间是Tc，计数器的记录的脉冲数是M1，在实际的测量中，时间Tc内的脉冲个数不一定正好是整数，而且存在最大半个脉冲的误差。
如果要求测量的误差小于规定的范围，比如说是小于百分之一，那么M1就应该大于50。
在一定的转速下要增大检测脉冲数M1以减小误差，可以增大检测时间Tc单考虑到实际的应用检测时间很短，例如伺服系统中的测量速度用于反馈控制，一般应在0.01秒以下。
由此可见，减小测量误差的方法是采用高线数的光电编码器。
M法测速适用于测量高转速，因为对于给定的光电编码器线数N机测量时间Tc条件下，转速越高，计数脉冲M1越大，误差也就越小。
二、T法也称之为测周法，该测速方法是在一个脉冲周期内对时钟信号脉冲进行计数的方法。
为了减小误差，希望尽可能记录较多的脉冲数，因此T法测速适用于低速运行的场合。
但转速太低，一个编码器输出脉冲的时间太长，时钟脉冲数会超过计数器最大计数值而产生溢出;另外，时间太长也会影响控制的快速性。
与M法测速一样，选用线数较多的光电编码器可以提高对电机转速测量的快速性与精度。
三、M/T法M/T法测速是将M法和T法两种方法结合在一起使用，在一定的时间范围内，同时对光电编码器输出的脉冲个数M1和M2进行计数。
实际工作时，在固定的Tc时间内对光电编码器的脉冲计数，在第一个光电编码器上升沿定时器开始定时，同时开始记录光电编码器和时钟脉冲数，定时器定时Tc时间到，对光电编码器的脉冲停止计数，而在下一个光电编码器的上升沿到来时刻，时钟脉冲才停止记录。
光电编码器在测速系统中的应用【摘要】：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之一。
【关键词】：光电编码器；DSP；测速1. 光电编码器的基本原理光电编码器，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之一。
光电编码器每转输出600个脉冲，五线制。
其中两根为电源线，三根为脉冲线(A相、B相、Z)。
电源的工作电压为（+5～+24V）直流电源。
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。
光电编码器的工作原理如图 1 所示，在圆盘上有规则地刻有透光和不透光的线条，在圆盘两侧，安放发光元件和光敏元件。
当圆盘旋转时，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲，码盘上有相标志，每转一圈输出一个脉冲。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差为90 的两路脉冲信号。
A线用来测量脉冲个数,B线与A线配合可测量出转动方向，N为电机转速。
Δn=ND测-ND 理，如图1所示。
2. 光电编码器的测速原理采用光电编码器完成反馈控制的原理如图2所示。
光电编码器与电动机主轴直接联接，从而使编码器转速与电机完全一致。
其工作原理是: 光电编码器随电机旋转，产生与转速成正比的两相(A相、B 相) 相差90°相位角的正交编码脉冲。
如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转，否则为反转。
A 线用来测量脉冲个数，B线与A线配合可测量出转动方向。
由此可测出电机转速与转向。
光电编码器在低速时输出脉冲数较少，按一般的方法应用很难保证精确性。
为了提高测量精度和分辨率，除选用高分辨的光电编码器外，还可以将编码器的输出脉冲进行多倍频细分，再由计数器对产生的多倍频脉冲信号进行计数。
实验三光电传感器转速测量实验实验目的1.通过本实验了解和掌握采用光电传感器测量的原理和方法。
2.通过本实验了解和掌握转速测量的基本方法。
实验原理直接测量电机转速的方法很多，可以采用各种光电传感器，也可以采用霍尔元件。
本实验采用光电传感器来测量电机的转速。
由于光电测量方法灵活多样，可测参数众多，一般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和相应快等优点，加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。
光电传感器在工业上的应用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种基本形式。
图3.31说明了这四种形式的工作方式。
图3.31 光电传感器的工作方式图3.32直射式光电转速传感器的结构图直射式光电转速传感器的结构见图3.32。
它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。
开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接，光源发出的光，通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，将光信号转为电信号输出。
开孔圆盘上有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数，因此，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速，即n=f/N式中：n - 转速f - 脉冲频率N - 圆盘开孔数。
反射式光电传感器的工作原理见图3.33，主要由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。
在本实验中，由于测试距离近且测试要求不高，仅在被测部件上只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。
通过测出这个跳变频率f，就可知道转速n。
n=f如果在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么，n=f/N。
N-反光片或反光贴纸的数量。
图3.33 反射式光电转速传感器的结构图实验仪器和设备1. 计算机 n台2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台 1套3. 并口数据采集仪（DRDAQ-EPP2）1台4. 开关电源（DRDY-A）1台5. 光电转速传感器（DRHYF-12-A） 1套6. 转子/振动实验台（DRZZS-A）/(DRZD-A) 1 台实验步骤及内容1.光电传感器转速测量实验结构示意图如图3.34所示，按图示结构连接实验设备，其中光电转速传感器接入数据采集仪A/D输入通道。
编码器测速原理编码器是一种用于测量旋转运动或线性位移的装置，它能够将运动转换为电信号输出，常用于测速、位置和角度测量。
在工业自动化控制系统中，编码器起着至关重要的作用，因此了解编码器的测速原理对于工程技术人员来说至关重要。
编码器测速原理主要是通过测量物体运动时的脉冲信号来实现的。
编码器通常由光电传感器和编码盘两部分组成，光电传感器用于接收编码盘上的光信号，编码盘则是一个具有特定结构的圆盘，上面刻有一系列的光栅或磁性标记。
当物体运动时，编码盘上的光栅或磁性标记会随之旋转，光电传感器会将这些变化转换为电信号输出。
在编码器中，常用的测速原理有两种，一种是增量式编码器，另一种是绝对式编码器。
增量式编码器通过检测编码盘上的光栅或磁性标记的变化来产生脉冲信号，这些脉冲信号的数量与物体运动的速度成正比。
当物体运动时，光栅或磁性标记会随之旋转，光电传感器会产生一系列脉冲信号，通过计算脉冲信号的频率和时间间隔，就可以得到物体的速度。
而绝对式编码器则是通过编码盘上的光栅或磁性标记的排列位置来确定物体的位置和角度，它可以直接输出物体的位置信息，无需进行脉冲信号的计算。
绝对式编码器通常具有更高的精度和稳定性，适用于对位置和角度要求较高的场合。
除了增量式和绝对式编码器，还有一种常用的编码器测速原理是霍尔编码器。
霍尔编码器通过检测编码盘上的磁性标记来产生脉冲信号，它具有结构简单、成本低廉的特点，适用于一些简单的测速场合。
总的来说，编码器测速原理是通过测量物体运动时的脉冲信号来实现的，不同类型的编码器有着不同的工作原理和适用场合。
工程技术人员在选择和应用编码器时，需要根据实际需求和测量精度来选择合适的编码器类型，以确保系统的稳定性和精度。
对编码器测速原理的深入了解，有助于工程技术人员在工程实践中更好地应用编码器，提高系统的性能和可靠性。
飞思卡尔智能车舵机和测速的控制设计与实现时间：2010-04-14 11:53:10 来源：电子设计工程作者：雷贞勇谢光骥五邑大学2．1 舵机工作原理舵机在6 V电压下正常工作，而大赛组委会统一提供的标准电源输出电压为7．2 V，则需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机的工作电压6 V。
图2为舵机供电电路。
舵机由舵盘、位置反馈电位计、减速齿轮组、直流动电机和控制电路组成，内部位置反馈减速齿轮组由直流电动机驱动，其输出轴带动一个具有线性比例特性的位置反馈电位器作为位置检测。
当电位器转角线性地转换为电压并反馈给控制电路时，控制电路将反馈信号与输入的控制脉冲信号相比较，产生纠正脉冲，控制并驱动直流电机正向或反向转动，使减速齿轮组输出的位置与期望值相符。
从而达到舵机精确控制转向角度的目的。
舵机工作原理框图如图3所示。
2．2 舵机的安装与调节舵机的控制脉宽与转角在-45°～+45°范围内线性变化。
对于对速度有一定要求的智能车，舵机的响应速度和舵机的转向传动比直接影响车模能否以最佳速度顺利通过弯道。
车模在赛道上高速行驶，特别是对于前瞻性不够远的红外光电检测智能车，舵机的响应速度及其转向传动比将直接影响车模行驶的稳定性，因此必须细心调试，逐一解决。
由于舵机从执行转动指令到响应输出需占用一定的时间，因而产生舵机实时控制的滞后。
虽然车模在进入弯道时能够检测到黑色路线的偏转方向，但由于舵机的滞后性，使得车模在转弯过程中时常偏离跑道，且速度越快，偏离越远，极大限制车模在连续弯道上行驶的最大时速，使得车模全程赛道速度很难进一步提高。
为了减小舵机响应时间，在遵守比赛规则不允许改造舵机结构的前提下，利用杠杆原理，采用加长舵机力臂的方案来弥补这一缺陷，加长舵机力臂示意图如图4所示。
图4中，R为舵机力臂；θ为舵机转向角度；F为转向所需外力；α为外力同力臂的夹角。
在舵机输出盘上增加长方形杠杆，在杠杆的末端固定转向传动连杆，其表达式为：加长力臂后欲使前轮转动相同角度时，在舵机角速度ω相同的条件下舵机力臂加长后增大了线速度v，最终使得舵机的转向角度θ减小。
舵机输出转角θ减小，舵机的响应时间t 也会变短。
同时由式(1)可推出线速度口增大后，前轮转向所需的时间t相应也会变短，其表达式为：t=ds／dv (2)此外，当舵机连杆水平且与舵机力臂垂直时，得到力矩M，可由式(3)表示：M=FRsinα(3)说明当舵机连杆和舵机力臂垂直时α=900°，此时sinα得到最大值。
在舵机力臂R一定和外力F相同条件下，舵机产生的力矩M最大，实现前轮转向的时间最短。
在实际调试车模时发现，这种方法对提高舵机的响应速度也具有局限性：当在舵机输出力矩相同的条件下，力臂越长，作用力越小。
在转向遇到较大转向阻力时，会影响舵机对转向轮控制的精度，甚至使转向轮的响应速度变慢；另外，舵机机械结构精度产生的空程差也会在力臂加长中放大。
使得这一非线性环节对控制系统的不利影响增大。
因此，舵机安装的高度具有最佳范围，仍需通过试验反复测试。
3 霍尔传感器的应用由于在赛前比赛赛道的几何图形是未公开的。
赛前车模训练的路线与实际比赛的路线相差甚远，若车模自适应性调整不好，车模会在连续弯道处频繁的偏转。
赛道的变更给车模的适应性和稳定性带来了一定挑战。
为了使得车模能够平稳地沿着赛道行驶，除控制前轮转向舵机以外，还需要控制好各种路况的车速，使得车模在急转弯和下坡时不会因速度过快而冲出赛道。
因此，利用霍尔传感器检测车模瞬时速度，实现对车模速度的闭环反馈控制，小车的PC9S12控制板能够根据赛道路况变化而相应执行软件给定的加速、减速、刹车等指令，在最短的时间内由当前速度转变为期望的速度，使得车模快速平稳行驶。
基于霍尔效应，固定在转盘附近的霍尔传感器便可在每个小钢磁通过时产生一个相应的脉冲，检测出单位时间的脉冲数，便可知被测转速。
霍尔传感测速装置示意图如图5所示。
显然不是安装小钢磁越多越好，在一定的条件允许范围内，磁性转盘上小钢磁的数目越多，确定传感器测量转速的分辨率也越高，速度控制也越精确。
一般4～8片是最佳范围。
4 结束语为了参加第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛，此设计方案在校级代表队资格选拔赛中表现完美，最终跑出19．7 s的好成绩，成功入选。
实践证明了智能车舵机控制转向和霍尔控制测速优化方案具有可行性和实用性。
检查原图（大图）加长力臂后欲使前轮转动类似角度时，在舵机角速度ω类似的条件下舵机力臂加长后增大了线速度v，结尾使得舵机的转向角度θ减小。
舵机输出转角θ减小，舵机的照应时间t也会变短。
同时由式(1)可推出线速度口增大后，前轮转向所需的时间t相应也会变短，其表达式为：t=ds／dv(2) 此外，当舵机连杆水平且与舵机力臂垂直时，得到力矩M，可由式(3)示意：M=FRsinα(3)标明当舵机连杆和舵机力臂垂直时α=900°，此时sinα得到最大值。
在舵机力臂R必须和外力F类似条件下，舵机发生的力矩M最大，完成前轮转向的时间最短。
在实践调试车模时发觉，这种办法对提高舵机的照应速度也具有局限性：当在舵机输出力矩类似的条件下，力臂越长，作用力越小。
在转向遇到较大转向阻力时，会影响舵机对转向轮控制的精度，甚至使转向轮的照应速度变慢；另外，舵机机械构造精度发生的空程差也会在力臂加长中扩大。
使得这一非线性环节对控制系统的不利影响增大。
因而，舵机装置的高度具有最好范围，仍需议决实验反复测试。
3 霍尔传感器的使用由于在赛前竞赛赛道的几何图形是未公示的。
赛前车模训练的路途与实践竞赛的路途相差甚远，若车模自顺应性调整不好，车模会在延续弯道处频繁的偏转。
赛道的变卦给车模的顺应性和固定性带来了必须挑衅。
为了使得车模能够颠簸地沿着赛道行驶，除控制前轮转向舵机以外，还须要控制好各种路况的车速，使得车模在急转弯和下坡时不会因速渡过快而冲出赛道。
因而，使用霍尔传感器检测车模瞬时速度，完成对车模速度的闭环反应控制，小车的PC9S12控制板能够依据赛路途况改动而相应执行软件给定的加快、放慢、刹车等指令，在最短的时间内由现在速度转变为希冀的速度，使得车模高速颠簸行驶。
基于霍尔效应，固定在转盘附近的霍尔传感器便可在每个小钢磁议决时发生一个相应的脉冲，检测出单位时间的脉冲数，便可知被测转速。
霍尔传感测速装置示意图如图5所示。
显然不是装置小钢磁越多越好，在必须的条件准许范围内，磁性转盘上小钢磁的数目越多，确定传感器测量转速的分辨率也越高，速度控制也越精确。
普通4～8片是最好范围。
电机的位置检测在电机控制中是十分重要的，特别是需要根据精确转子位置控制电机运动状态的应用场合，如位置伺服系统。
电机控制系统中的位置检测通常有：微电机解算元件，光电元件，磁敏元件，电磁感应元件等。
这些位置检测传感器或者与电机的非负载端同轴连接，或者直接安装在电机的特定的部位。
其中光电元件的测量精度较高，能够准确的反应电机的转子的机械位置，从而间接的反映出与电机连接的机械负载的准确的机械位置，从而达到精确控制电机位置的目的。
在本文中我将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1 6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)电机的位置检测在电机控制中是十分重要的，特别是需要根据精确转子位置控制电机运动状态的应用场合，如位置伺服系统。
电机控制系统中的位置检测通常有：微电机解算元件，光电元件，磁敏元件，电磁感应元件等。
这些位置检测传感器或者与电机的非负载端同轴连接，或者直接安装在电机的特定的部位。
其中光电元件的测量精度较高，能够准确的反应电机的转子的机械位置，从而间接的反映出与电机连接的机械负载的准确的机械位置，从而达到精确控制电机位置的目的。
在本文中我将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1 6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)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。
工作时，鉴向盘不动，主光栅码盘随转子旋转，光源经透镜平行射向主光栅码盘，通过主光栅码盘和鉴向盘后由光敏二极管接收相位差90o的近似正弦信号，再由逻辑电路形成转向信号和计数脉冲信号。
