4.2 光电码盘

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90。

的两路脉冲信号。

编码器的分类根据检测原理，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。

，从而可方便的判断出旋转方向，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 绝对式编码器绝对式编码器是直接输出数字的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘，每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区树木是双倍关系，码盘上的码道数是它的二进制数码的位数，在吗盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件，当吗盘处于不同位置时，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书一个固定的与位置相对应的数字码。

显然，吗道必须N条吗道。

目前国内已有16位的绝对编码器产品。

1.3 混合式绝对编码器混合式绝对编码器，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。

光电编码器的应用1、角度测量汽车驾驶模拟器，对方向盘旋转角度的测量选用光电编码器作为传感器。

目录1 概述 (1)1.1 背景及研究意义 (1)1.2 转速测量方法的分类 (2)2.1 方案论证及确定 (4)2.1.1 转速测量原理 (4)2.1.2 转速显示单元 (4)2.2 转速测量系统总体结构 (4)3.1 单片机控制单元 (5)3.2 转速测量单元 (5)3.2.1光电传感器简介 (6)3.2.2 脉冲产生电路设计 (6)3.2.3 光电转换及信号调理电路设计 (7)3.4 数据显示单元 (7)3.5 稳压电路单元 (9)4.1 系统主程序设计 (10)5 系统调试与安装 (14)5.1 硬件调试 (14)5.2 软件调试 (14)6 总结 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。

摘要电机转速是用来评价电机运动状态的一项指标，在很多场合下，都需要对电机的转速进行准确的测量，并将其用作为自动化控制的一个重要因素，因此在很多应用场合中对需要加强对电机转速的精准控制。

电机转速测量的重要性不仅仅只是针对直流电机而言，在交流电机的转速测量中也显得十分的重要，尤其是在工业控制、航空航天等精细化控制领域而言尤为重要。

本论文通过对传统的电机转速测量系统的优缺点进行分析，并结合国内外在电机转速测量方面的研究，提出一种基于光电传感器的电机转速控制系统设计，它不仅改善了传统电机转速测量中存在的不足，使得在实际应用中对电机转速的测量更加的准确，同时光电传感器在实际的工作过程中受环境的影响因素相对较小，降低了测量的误差率。

本文选用光电传感器对电机转速进行测量的另一个原因在于它的体积小、使用方便，采用非接触式测量的方式输出数字信号确保测量结果的准确性，被广泛的应用在电机转速的测量中。

关键词：光电传感器；转速测量1 概述1.1 背景及研究意义在现代工业生产以及运动检测等众多领域，对于电机转速的检测和精准化控制已经显示尤为重要，通过对电机转速的检测，不仅可以控制电机转动的速度，同时还可以控制电机去实现很多常规方法无法完成的工作，比如像自动化控制、运动检测、移动机器人等。

码盘的工作原理
码盘是一种用于测量角度的装置，主要包括图案码盘和光电码盘两种类型。

1. 图案码盘（或磁性码盘）工作原理：
- 图案码盘一般由圆盘和固定在旋转轴上的光电检测器构成。

圆盘上通常有一系列等间隔排列的透明和不透明的图案或磁性标记。

- 当盘子随着旋转轴旋转时，光电检测器通过光源照射在图案
码盘上。

当光探测器检测到从透明图案到不透明图案的变化时，它会产生一个电脉冲信号。

- 通过监测和计数电脉冲的数量，可以确定旋转的角度。

计数
单位的数量取决于图案或磁性标记的数量和图案码盘的分辨率。

2.光电码盘的工作原理：
- 光电码盘与图案码盘的原理类似，也由圆盘和光电检测器组成。

- 光电码盘的圆盘表面有一系列等间隔排列的光电栅格或槽，
其中光电栅格是由透明和不透明的纹理组成。

- 当光源照射在光电栅格上时，光电检测器将会通过检测到透
过和阻挡所产生的电位差来测量光的强度变化。

- 当盘子旋转时，光电栅格的纹理会导致光的透过和阻挡发生
变化，从而引起光电检测器输出电位差的周期性变化。

- 通过分析和计数光电检测器输出信号的周期变化数，可以确
定盘子的旋转角度。

无论是图案码盘还是光电码盘，都需要配合相关的信号处理和计数电路来实现精确的角度测量和转换。

内蒙古科技大学过程控制课程设计论文题目：卷取机卷轴速度控制系统引言：.............................................. 错误!未定义书签。

1系统分析.......................................... 错误!未定义书签。

工艺过程分析.................................... 错误!未定义书签。

控制目标及任务：................................ 错误!未定义书签。

2工艺设备及控制系统设备简介........................ 错误!未定义书签。

卷取机组成...................................... 错误!未定义书签。

电气传动系统配置................................ 错误!未定义书签。

直流调速.................................... 错误!未定义书签。

交流调速.................................... 错误!未定义书签。

3、自动化控制系统组成、功能及设计思路.............. 错误!未定义书签。

3、1自动化控制系统组成、功能.................... 错误!未定义书签。

3、2卷筒速度控制思路由来及控制框图.............. 错误!未定义书签。

4、卷轴速度控件说明及其主要控件型号简介............. 错误!未定义书签。

SIEMENS T400 简介.............................. 错误!未定义书签。

Ⅱ型热金属检测器................................ 错误!未定义书签。

概述......................................... 错误!未定义书签。

光电码盘的工作原理
光电码盘，又称光栅码盘，是一种可以捕捉和计算传动轴的位置、速度和角度位置的装置，它是由光源、编码盘和光电传感器组成的。

其工作原理是，当编码盘旋转时，光源把形成的照射到反光条纹上，光电传感器会通过检测折射到电路板上的光信号来捕捉到反光条纹
上的编码信息，从而得到传动轴的位置和转速信息。

编码盘可以由各种编码器制成，最常见的是分别有分离式编码器、电子编码器、激光编码器和涡轮编码器。

其中，分离式编码器采用光学原理，通过光源和光电传感器的交替照射到反光条码上，从而实现位置的检测；而电子编码器是在编码盘上用电磁磁珠和磁铁组成激励电路，利用传感器原理，得到编码盘的信号；激光编码器是在编码盘上安装激光发射器，从而利用激光发射出的条纹反射到反光板上，采集反射的信号；涡轮编码器是通过安装在轴上的涡轮来获取信号，以保证轴自转时可以产生信号；最后，有些编码器可以实现磁铁检测，从而得到编码信号。

光电码盘可以为智能机器、工业机器和家用电器提供位置、速度和角度数据，使它们能够根据预设的程序进行精确操作。

- 1 -。

光电码盘的工作原理一、光电码盘的定义和作用光电码盘是一种用于测量角度和位置的装置，它通过光电传感器和码盘相互配合，能够将角度或位置信息转换为电信号输出。

在许多机械设备和自动化系统中，光电码盘被广泛应用于位置控制、导航和测量等方面。

二、光电码盘的组成结构光电码盘主要由光电传感器和码盘两部分组成。

2.1 光电传感器光电传感器是光电码盘的核心组件，它能够将光信号转换为电信号。

光电传感器通常由发光二极管（LED）和光敏二极管（Photodiode）组成。

发光二极管负责发射光信号，而光敏二极管则负责接收光信号，并将其转换为电信号输出。

2.2 码盘码盘是光电码盘的另一个重要组成部分，它通常由光栅、编码圆盘和标尺组成。

光栅是由透光和不透光的条纹交错排列而成，通过光栅的运动来改变光敏二极管接收到的光信号。

编码圆盘是固定在光电传感器上的圆形盘片，上面刻有一系列的条纹，用于与光栅配合，产生特定的光信号。

标尺是固定在被测量物体上的刻度尺，用于测量角度或位置。

三、光电码盘的工作原理光电码盘的工作原理可以分为以下几个步骤：3.1 发光二极管发射光信号当电流通过发光二极管时，发光二极管会发射出可见光信号。

这些光信号通过光栅和编码圆盘的相互配合，在光栅上产生一系列的光斑。

3.2 光栅与编码圆盘的运动被测量物体的运动会带动光栅和编码圆盘的运动。

光栅和编码圆盘之间的相对运动会改变光斑的位置和形状。

3.3 光敏二极管接收光信号光栅上的光斑会被光敏二极管接收到。

光敏二极管的光敏区域会根据光斑的位置和形状产生不同的电信号。

3.4 电信号转换和处理光敏二极管产生的电信号会经过放大、滤波和数字化处理等步骤，最终转换为可供计算机或控制器读取和处理的数字信号。

四、光电码盘的优势和应用领域光电码盘具有以下几个优势：1.高精度：光电码盘能够实现高精度的位置测量，通常精度可达到几个角秒。

2.高速度：光电码盘的测量速度非常快，能够满足高速运动的要求。

北京信息科技大学测控综合实践课程设计报告题目：基于光电传感器的直流电机转速测量系统设计学院：仪器科学与光电工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：摘要摘要基于单片机的转速测量方法较多，本次设计主要针对于光电传感器测量直流电机转速的原理进行简单介绍，并说明它是如何对电机转速进行测量的。

通过实验得到结果并进行了数据分析。

本次设计应用了STC89C52RC单片机，采用光电传感器测量电机转速的方法，其中硬件系统包括脉冲信号的产生模块、脉冲信号的处理模块和转速的显示模块三个模块，采用C语言编程，结果表明该方法具有简单、精度高、稳定性好的优点。

关键词：直流电机；单片机；PWM调节；光电传感器Abstract目录摘要 (I)第一章概述 (1)1.1 课设目标 (1)1.2 内容 (1)第二章系统设计原理 (2)2.1 STC89C52单片机介绍 (2)2.2 STC89C52定时计数器 (4)2.3 STC89C52中断控制 (6)2.4 光电传感器 (6)2.5 数码管介绍 (7)第三章硬件系统设计 (10)3.1测速信号采集及其处理 (10)3.2 单片机处理电路设计 (11)3.3 显示电路 (12)3.4 PWM驱动电路 (13)第四章软件设计 (14)4.1语言选用 (14)4.2程序设计流程图 (14)4.3原程序代码 (15)第五章数据分析 (19)总结 (20)附件 (21)参考文献 (23)第一章概述在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。

目前国内外测量电机转速的方法有很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。

计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。