绝对式光电编码器基本构造及特点

分别说明绝对式和增量式光电编码器的工作原理光电编码器的工作原理1. 引言光电编码器是一种精密测量仪器，广泛应用于工业自动化、机械加工、机器人等领域。

它可以将旋转或线性运动转换为数字信号，实现位置、角度等参数的准确测量和控制。

2. 绝对式光电编码器的工作原理绝对式光电编码器可以直接获取运动目标的位置信息，而无需复位操作。

它主要由光源、光栅、光电元件和信号处理电路组成。

光源光源发出光线，照射到光栅上。

光栅光栅是由透明和不透明的条纹交替组成的，有着特定的周期和形状。

光栅可以将光线分成多个光斑，并将其传递到光电元件上。

光电元件光电元件是一种将光信号转换为电信号的器件。

光电编码器中常用的光电元件包括光电二极管和光电三极管。

当光线照射到光电元件上时，光电元件会产生相应的电信号。

信号处理电路信号处理电路将光电元件产生的电信号进行放大、滤波等处理，得到数字信号。

这些数字信号可以表示光栅上光斑的位置信息。

工作原理在绝对式光电编码器中，光栅上的每个光斑都被赋予了一个唯一的编号。

当光栅和光电元件相对运动时，光电元件会感知到每个光斑的位置，并将其转换为数字信号。

通过解读这些数字信号，可以准确获取运动目标的位置信息。

3. 增量式光电编码器的工作原理增量式光电编码器可以实时监测对象的运动方向和速度，但无法直接获取位置信息。

它由光源、光栅、光电元件和信号处理电路组成，与绝对式光电编码器类似。

光源、光栅、光电元件和信号处理电路增量式光电编码器的光源、光栅、光电元件和信号处理电路的原理与绝对式光电编码器相同，不再赘述。

工作原理在增量式光电编码器中，光栅上的光斑被分为A相和B相两组，每组中的光斑数量相同但错位。

光电元件检测到光栅上的光斑变化，并产生相应的电信号。

通过检测A相和B相两组信号的相位变化和周期，可以确定对象的运动方向和速度。

由于无法直接获得位置信息，增量式光电编码器通常需要结合其他传感器或复位机构来实现位置的准确测量。

结论绝对式光电编码器和增量式光电编码器都是常用的位置测量和控制装置。

绝对值编码器的工作原理绝对值编码器是一种常用于测量旋转运动的装置，它能够准确地确定物体的位置和角度。

本文将详细介绍绝对值编码器的工作原理，包括其基本原理、构造和应用。

一、基本原理绝对值编码器通过将旋转角度转换为数字信号来确定物体的位置。

它采用了光电传感技术和编码原理，通过光电传感器和编码盘实现位置的测量。

光电传感器是绝对值编码器的关键部件之一，它由发光二极管和光敏元件组成。

当光敏元件接收到发光二极管发出的光线时，会产生电信号。

编码盘则是一个具有特定编码结构的圆盘，通常由透明和不透明的区域组成。

当编码盘旋转时，光线会被阻挡或者透过，从而产生不同的电信号。

二、构造绝对值编码器的构造主要包括光电传感器、编码盘和信号处理电路。

光电传感器通常由发光二极管和光敏元件组成。

发光二极管发出光线，光敏元件接收光线并产生电信号。

编码盘是一个圆盘状的装置，通常由透明和不透明的区域组成。

透明区域允许光线透过，不透明区域则会阻挡光线。

编码盘上的透明和不透明区域形成为了特定的编码结构，用于表示位置信息。

信号处理电路用于接收光电传感器产生的电信号，并将其转换为数字信号。

信号处理电路通常包括放大器、滤波器和AD转换器等组件。

三、工作过程绝对值编码器的工作过程可以分为三个步骤：光电传感、信号处理和位置计算。

1. 光电传感：发光二极管发出光线，光线经过编码盘后被光敏元件接收。

根据编码盘上的透明和不透明区域，光敏元件产生相应的电信号。

2. 信号处理：光电传感器产生的电信号经过放大器放大，并经过滤波器进行滤波处理。

滤波器可以去除噪声信号，提高测量的精度。

然后，信号被送入AD转换器进行模数转换，将摹拟信号转换为数字信号。

3. 位置计算：通过解析数字信号，可以确定编码盘的位置。

每一个编码盘上的透明和不透明区域都对应着一个特定的编码，根据编码的组合顺序，可以计算出物体的位置和角度。

四、应用绝对值编码器广泛应用于各种需要测量位置和角度的领域，例如机械创造、自动化控制和航空航天等。

绝对式光电编码器基本构造及特点绝对式光电编码器基本构造及特点绝对式光电编码器基本构造及特点用增量式光电编码器有可能于外界的干扰产生计数错误，并且在停电或故障停车后无法找到事故前执行部件的正确位置。

采用绝对式光电编码器可以避免上述缺点。

绝对式光电编码器的基本原理及组成部件与增量式光电编码器基本相同，也是光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。

与增量式光电编码器不同的是，绝对式光电编码器用不同的数码来分别指示每个不同的增量位置，它是一种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，每条上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。

绝对式光电编码器原理如图1-8 所示。

绝对式光电编码器是利用自然二进制、循环二进制、二-十进制等方式进行光电转换的。

绝对式光电编码器与增量式光电编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对光电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。

它的特点是：可以直接读出角度坐标的绝对值；没有累积误差；电源切除后位置信息不会丢失；编码器的精度取决于位数；最高运转速度比增量式光电编码器高。

绝对式光电编码器是利用自然二进制、循环二进制、二-十进制等方式进行光电转换的。

绝对式光电编码器与增量式光电编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对光电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。

它的特点是：可以直接读出角度坐标的绝对值；没有累积误差；电源切除后位置信息不会丢失；编码器的精度取决于位数；最高运转速度比增量式光电编码器高。

增量式编码器和绝对式编码器的特点及应用范围深圳职业技术学院刘遥生1、什么是编码器――编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。

2、编码器分类及原理按照工作原理编码器可分为增量式（SPC）和绝对式（APC）两类。

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。

绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

两者一般都应用于转速控制或位置控制系统的检测元件。

3、特点及应用范围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&ordm，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一圈输出一个脉冲，用于基准点定位。

编码器转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置和转速。

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。

优点是构造简单，平均寿命长，抗干扰能力强，可靠性高，适合于连续运转高精度定位控制。

其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

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。

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。

优点是可以直接读出角度坐标的绝对值，没有累积误差，电源切除后位置信息不会丢失。

绝对式光电编码器（一)绝对式光电编码器的结构与原理绝对式光电编码器的核心部件是编码祝．纳码盘内透叫区及不透明区组成。

这些：透明区反不透明K按定编码构成，编码盘L码道的条数就是数码的位数。

阁13 [u(a)所不为——个4垃自然：：进制编码册的编码盘。

钽电容长涂黑部分力个透明R，输：U为“117，则主白部分为透叨K。

输i11为“o”．它毛4条码道，对应诲一条码道有一个光电冗件木接收透过编码双的光线。

当编仍痞；与被测物转抽赵转动时．片采用n位编码盘．则能分辨的角度为：o——36()。

／2”自然二进制码虽然简单．但存在着使用上的问题．这是巾于团束转换点处位置不分叫而引起的粗大娱差。

例如，在出7转换到8的位量时光束要通过编码盘?)111利1000的交界处(或称汉越区)。

山1编悦捻的制造工艺和光敏元件女装的误差．有可能使汝数头的最内圈(而位)定价值世上的光电几件比其余的超前或落后一点．这构导致可能出现两种极洲的读数值，即1111和oooo，从而引起读数的粗大误差．这种误差是绝刘不能允许的。

为了避免这种误差．uJ采用格雷码(G，3y code)图案的编码投，表13 3结出丁格箭码和自然：：进制码的比较。

山此表uJ以看出，格雷码具有代码从任何值转换到相邻值时字节各位数户仅有一位发生状态变化的特点；闹自然二进制码则不同，代码经常有2—3位甚至4位数值间N史化的情况。

希迪电子这样，采用格雷码的方法即使发生前述的错移．由于它在迎位时相邻界面团案的转换仅仅发小一个最小量化中仿(最小分辨率)的此变，因而不会产生粗大误差。

这种编码力法称作单位距离性码，是常采用的方菇。

绝对式光电编码器刘府每一条码道有——个光电元件，当码道处于不向角度时，经光电转换的输出就呈现山不同的数码、如田13—10(b)所不。

它的优点是没有触点磨损，因而允许转速高．员外届缝隙宽度LJJ做得更小，所以精度也很高，其缺点是结构复杂、价格高、光源寿命短。

国内已有14他编码器的定型产品。

绝对式光电编码器工作原理光电元件原理：绝对式光电编码器中常采用的光电元件主要有光电二极管和光电三极管。

这些光电元件将光信号汇聚到光敏面以激发电荷，根据光信号的强弱来产生不同的电流。

当光敏面上光线通过或被挡住时，电流会发生变化。

通过检测这一变化，可以得知物体所处的位置。

编码盘原理：绝对式光电编码器中的编码盘是一个带有同心同分的圆盘。

在编码盘的圆周上，精细地刻上了一系列的刻度线。

这些刻度线代表不同的位置。

当光线射到编码盘的刻度线上时，会产生回波信号。

根据这些回波信号的特征，可以确定编码盘上的刻度线，从而准确测量物体的位置。

信号处理原理：绝对式光电编码器中的信号处理主要包括信号放大、滤波、解码和输出等过程。

信号放大是指将光电元件产生的微弱电流信号放大至能够被后续电路处理的水平。

滤波则用于去除噪声信号，以提高信号的可靠性。

解码过程通过对回波信号进行解析，将其转化为数字信号，从而得到物体的准确位置。

最后，输出阶段将解码后的数字信号进行处理，并将其以特定的方式输出，供外部系统进行使用。

在实际应用中，绝对式光电编码器通常采用四相位编码方式。

这种编码方式可通过两个正交、两个相位差为90度的灰度编码信号进行传递。

在光电元件发射和接收过程中，不同光敏元件受到不同光源照射，产生的光电流强度也不同。

通过对这四个信号的比较和处理，可以确定物体的准确位置。

四相位编码方式具有高精度、高可靠度的特点，广泛应用于机器人、自动化设备、数控机床等领域。

绝对式光电编码器的工作原理简述如上。

通过光电元件，它能够实时准确地测量物体的位置，并将其转化为数字信号输出。

这使得它在各个领域都具有广泛的应用前景。

随着技术的不断发展，绝对式光电编码器不断增加了更多的功能，比如多圈测量、高速测量等。

相信在未来的发展中，绝对式光电编码器将会更加智能、精确，并为社会发展和人们的生活带来更多的便利。

绝对值编码器的工作原理
绝对值编码器是一种用于测量旋转角度的装置，它能够精确地确定物体的位置。

它通常由光电传感器和编码盘组成，通过测量光电传感器接收到的光信号来确定物体的位置。

工作原理如下：
1. 编码盘结构
绝对值编码器的编码盘通常由一个圆盘和一个槽盘组成。

圆盘上有一系列等距
离的刻线，每个刻线代表一个特定的角度。

槽盘上有一个或多个光源和光电传感器，用于测量光信号。

2. 光电传感器
光电传感器是绝对值编码器的核心部件。

它通常由一个发光二极管和一个光敏
二极管组成。

发光二极管发出一束光线，光线经过编码盘上的刻线时，会产生反射。

光敏二极管接收到反射的光信号，并将其转化为电信号。

3. 光信号解码
光敏二极管接收到的光信号会被解码器处理。

解码器会识别光信号的模式，并
将其转化为二进制码。

每个刻线的模式对应一个特定的二进制码，因此可以通过解码器将光信号转化为角度值。

4. 角度计算
解码器将光信号转化为二进制码后，通过计算器进行角度计算。

计算器根据二
进制码的值来确定物体的位置。

通过对二进制码进行加权计算，可以得到精确的角度值。

5. 输出结果
绝对值编码器的输出结果通常以数字形式呈现。

可以通过接口将角度值传输给其他设备，如计算机或控制器。

这样，其他设备就可以准确地了解物体的位置。

绝对值编码器的工作原理使其具有高精度和高稳定性的特点。

它可以广泛应用于机械加工、自动化控制、机器人等领域，为这些领域的精确测量和控制提供了可靠的技术支持。

分别说明绝对式和增量式光电编码器的工作原理(一)光电编码器的工作原理1. 引言光电编码器是一种将机械运动转换为电子信号的装置，广泛应用于自动化控制系统中。

其中，绝对式光电编码器和增量式光电编码器是两种常见的类型。

本文将逐步介绍它们的工作原理。

2. 绝对式光电编码器的工作原理传感器阵列绝对式光电编码器通过使用一个传感器阵列来确定位置。

该传感器阵列由一系列光电接收器组成，每个光电接收器都能检测到固定位置上的光线。

光源和缝隙绝对式光电编码器中，存在一个光源和一个旋转的光学光栅。

在光栅上有一些精确的缝隙，当旋转时，光线可以穿过缝隙到达传感器阵列。

信号解码当光线穿过缝隙时，光电接收器会感知到光信号的存在，然后将其转换为相应的电信号。

所经过的缝隙数量和光栅的起始位置决定了相应的编码值。

原始位置计算通过检测光线通过光栅的缝隙，可以计算出初始位置，即将光栅与传感器阵列的位置进行匹配。

在之后的运动中，光栅的旋转会导致光线通过不同的缝隙，从而使传感器阵列能够不断更新位置信息。

绝对位置计算根据光线通过的缝隙数量，可以计算出绝对位置。

每个缝隙对应一个特定的编码值，通过将这些编码值进行组合和分析，可以准确地确定光栅所处的绝对位置。

优势与应用绝对式光电编码器具有高精度、高分辨率和迅速的位置检测能力，适用于需要准确位置反馈的应用，如机器人控制、数控机床等。

3. 增量式光电编码器的工作原理传感器和光栅增量式光电编码器也包括传感器和光栅两部分。

在增量式编码器中，光栅的缝隙数量相对较少，通常为两个。

光信号计数当光线通过光栅时，传感器会检测到信号的变化。

光线从一个缝隙穿过时，信号计数器会进行加一操作；而当光线从另一个缝隙穿过时，信号计数器会进行减一操作。

脉冲输出增量式光电编码器的输出信号是一个脉冲信号，在光栅旋转时，信号计数器会根据光线通过光栅的缝隙数量变化而产生相应的脉冲输出。

相对位置计算根据脉冲信号的数量和方向，可以计算出光栅的相对位置。

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。

绝对式光电编码器的结构和主要技术指标肯定式光电编码器的编码盘由透亮及不透亮区组成，这些透亮及不透亮区按肯定编码构成，编码盘上码道的条数就是数码的位数。

图1(a)所示为一个4位自然二进制编码器的编码盘，若涂黑部分为不透亮区，输出为“1”，则空白部分为透亮区，输出为“0”，它有4条码道，对应每一条码道有一个光电元件来接受透过编码盘的光线。

当编码盘与被测物转轴一起转动时，若采纳n位编码盘，则能辨别的角度为图1 肯定式光电编码器的结构示意图1-光源2-透镜3-编码盘4-狭缝5-光电元件自然二进制码虽然简洁，但存在着使用上的问题，这是由于图案转换点处位置不分明而引起的粗大误差。

例如，在由7转换到8的位置时间束要通过编码盘0111和1000的交界处(或称渡越区)。

由于编码盘的制造工艺和光电元件安装的误差，有可能使读数头的最内圈(高位)定位位置上的光电元件比其余的超前或落后一点，这将导致可能消失两种极端的读数值，即1111和0000，从而引起读数的粗大误差，这种误差是肯定不能允许的。

为了避开这种误差，可采纳格雷码(Gray code)图案的编码盘，表1给出了格雷码和自然二进制码的比较。

由此表可以看出，格雷码具有代码从任何值转换到相邻值时字节各位数中仅有一位发生状态变化的特点。

而自然二进制码则不同，代码常常有2-3位甚至4位数值同时变化的状况。

这样，采纳格雷码的方法即使发生前述的错移，由于它在进位时相邻界面图案的转换仅仅发生一个最小量化单位(最小辨别率)的转变，因而不会产生粗大误差。

这种编码方法称作单位距离性码，是有用中常采纳的方法。

表1 自然二进制码和格雷码的比较肯定式光电编码器对应每一条码道有一个光电元件，当码道处于不同角度时，经光电转换的输出就呈现出不同的数码。

它的优点是没有触点磨损，因而允许转速高，最外层缝隙宽度可做得更小，所以精度也很高，其缺点是结构简单，价格高，光源寿命短。

国内已有14位编码器的定型产品。