光电编码器接口实验

实验3_编码器接口
本实验例程主要演示编码器接口功能
本实验使用到了有刷驱动板，和GM37-545直流有刷电机，电机带有减速齿轮，减速比是30，霍尔传感器可以输出2相相位差为90°的脉冲方波。

1.1 跳线帽情况
/******* 为保证例程正常运行，必须插入以下跳线帽**********/
1.2 接线说明
连接串口屏与F4主控板，使用排线连接无刷电机接口1和有刷驱动板上的控制接口。

并且将电机接到有刷电机驱动板上。

图 1 接线实物
图2 30减速比的直流有刷电机接线
1.3 操作与现象
1.打开实验箱电源。

2.串口屏上按照以下顺序点击进入编码器接口控制页面
实验选项->编码器反馈->实验1
3.点击屏幕上的按钮。

4.电机可以实现正转和反转功能。

.。

光电编码器角度测量实验报告
编码器是一种传感器，主要是用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，它是一种集光、机、电为一体的数字化检测装置，它具有分辨率高、精度高、结构简单、体积小、使用可靠、易于维护、性价比高等优点。

近些年来，它发展为一种成熟的多规格、高性能的系列工业化产品，在数控机床、机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺服系统等诸多领域中得到了广泛的引用。

那么，光电编码器可以定义为：一种通过光电转换，将输至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，它主要用于速度或位置（角度）的检测。

比较典型的光电编码器由码盘（Disk）、检测光栅（Mask）、光电转换电路（包括光源、光敏器件、信号转换电路）、机械部件等组成。

增量式光电编码器的特点是没产生一个输出脉冲信号就对应于
一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。

它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。

一般来说，增量式光电编码器输出A、B两相互差90读电角度的脉冲信号（也即是两组正交输出信号），从而可以方便地判断出旋转方向。

同时还有用作参考零位的Z相标志（指示）脉冲信号，码盘每
旋转一周，只发出一个标志信号。

标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。

编码器实验报告编码器实验报告引言编码器是一种重要的数字电路设备，用于将输入的信息转换为特定的编码形式。

在现代科技发展中，编码器广泛应用于通信、计算机、电子设备等领域。

本实验旨在通过设计和实现一个简单的编码器电路，深入了解编码器的原理和应用。

实验目的1. 了解编码器的基本原理和分类；2. 学习编码器的设计方法和实现技巧；3. 掌握编码器的应用场景和使用方法。

实验原理编码器是一种多对一的数字电路设备，通过对输入信号进行编码，将多个输入状态映射为唯一的输出状态。

常见的编码器有优先编码器、旋转编码器、格雷码编码器等。

1. 优先编码器优先编码器是一种将多个输入状态按照优先级进行编码的设备。

当多个输入同时有效时，只有优先级最高的输入被编码输出。

优先编码器常用于优先级译码器和多路选择器中。

2. 旋转编码器旋转编码器是一种通过旋转操作来改变输出状态的设备。

它通常由一个旋转轮和两个感应器组成，感应器用于检测旋转轮的方向和速度。

旋转编码器常用于旋钮、鼠标滚轮等设备中。

3. 格雷码编码器格雷码编码器是一种将二进制输入信号转换为格雷码输出信号的设备。

格雷码是一种特殊的二进制编码形式，相邻的两个码字只有一位不同，避免了二进制编码中的多位错误。

格雷码编码器常用于数字显示器、光电编码器等设备中。

实验过程本实验以优先编码器为例，设计和实现一个4输入优先编码器电路。

1. 确定输入和输出端口根据实验要求，我们需要设计一个4输入优先编码器，因此需要确定4个输入端口和1个输出端口。

2. 绘制逻辑电路图根据优先编码器的原理，我们可以绘制出如下的逻辑电路图：（图略）3. 确定逻辑门类型根据逻辑电路图，我们可以确定每个逻辑门的类型。

在本实验中，我们选择使用与门和或门。

4. 搭建电路实验平台根据逻辑电路图，我们可以搭建实验平台，连接逻辑门和输入输出端口。

5. 进行实验测试将不同输入信号输入到优先编码器中，观察输出信号的变化。

测试不同输入组合下的编码输出结果。

光电编码器的工作原理和应用电路1 光电编码器的工作原理光电编码器(Optical Encoder)俗称“单键飞梭”，其外观好像一个电位器，因其外部有一个可以左右旋转同时又可按下的旋钮，很多设备(如显示器、示波器等)用它作为人机交互接口。

下面以美国Greyhill公司生产的光电编码器为例，介绍其工作原理及使用方法。

光电编码器的内部电路如图1所示，其内部有1个发光二极管和2个光敏三极管。

当左右旋转旋钮时，中间的遮光板会随旋钮一起转动，光敏三极管就会被遮光板有次序地遮挡，A、B相就会输出图2所示的波形；当按下旋钮时，2、3两脚接通，其用法同一般按键。

当顺时针旋转时，光电编码器的A相相位会比B相超前半个周期；反之，A相会比B相滞后半个周期。

通过检测A、B两相的相位就可以判断旋钮是顺时针还是逆时针旋转，通过记录A或B相变化的次数，就可以得出旋钮旋转的次数，通过检测2、3脚是否接通就可以判断旋钮是否按下。

其具体的鉴相规则如下：1.A为上升沿，B=0时，旋钮右旋；2.B为上升沿，A=l时，旋钮右旋；3.A为下降沿，B=1时，旋钮右旋；4.B为下降沿，A=O时，旋钮右旋；5.B为上升沿，A=0时，旋钮左旋；6.A为上升沿，B=1时，旋钮左旋；7.B为下降沿，A=l时，旋钮左旋；8.A为下降沿，B=0时，旋钮左旋。

通过上述方法，可以很简单地判断旋钮的旋转方向。

在判断时添加适当的延时程序，以消除抖动干扰。

2 WinCE提供的驱动模型WinCE操作系统支持两种类型的驱动程序。

一种为本地驱动程序，是把设备驱动程序作为独立的任务实现的，直接在顶层任务中实现硬件操作，因此都有明确和专一的目的。

本地设备驱动程序适合于那些集成到Windows CE平台的设备，诸如键盘、触摸屏、音频等设备。

另一种是具有定制接口的流接口驱动程序。

它是一般类型的设备驱动程序。

流接口驱动程序的形式为用户一级的动态链接库(DLL)文件，用来实现一组固定的函数称为“流接口函数”，这些流接口函数使得应用程序可以通过文件系统访问这些驱动程序。

光电编码器的工作原理和应用电路1 光电编码器的工作原理光电编码器(Optical Encoder)俗称“单键飞梭”，其外观好像一个电位器，因其外部有一个可以左右旋转同时又可按下的旋钮，很多设备(如显示器、示波器等)用它作为人机交互接口。

下面以美国Greyhill公司生产的光电编码器为例，介绍其工作原理及使用方法。

光电编码器的内部电路如图1所示，其内部有1个发光二极管和2个光敏三极管。

当左右旋转旋钮时，中间的遮光板会随旋钮一起转动，光敏三极管就会被遮光板有次序地遮挡，A、B相就会输出图2所示的波形；当按下旋钮时，2、3两脚接通，其用法同一般按键。

当顺时针旋转时，光电编码器的A相相位会比B相超前半个周期；反之，A相会比B相滞后半个周期。

通过检测A、B两相的相位就可以判断旋钮是顺时针还是逆时针旋转，通过记录A或B相变化的次数，就可以得出旋钮旋转的次数，通过检测2、3脚是否接通就可以判断旋钮是否按下。

其具体的鉴相规则如下：1.A为上升沿，B=0时，旋钮右旋；2.B为上升沿，A=l时，旋钮右旋；3.A为下降沿，B=1时，旋钮右旋；4.B为下降沿，A=O时，旋钮右旋；5.B为上升沿，A=0时，旋钮左旋；6.A为上升沿，B=1时，旋钮左旋；7.B为下降沿，A=l时，旋钮左旋；8.A为下降沿，B=0时，旋钮左旋。

通过上述方法，可以很简单地判断旋钮的旋转方向。

在判断时添加适当的延时程序，以消除抖动干扰。

2 WinCE提供的驱动模型WinCE操作系统支持两种类型的驱动程序。

一种为本地驱动程序，是把设备驱动程序作为独立的任务实现的，直接在顶层任务中实现硬件操作，因此都有明确和专一的目的。

本地设备驱动程序适合于那些集成到Windows CE平台的设备，诸如键盘、触摸屏、音频等设备。

另一种是具有定制接口的流接口驱动程序。

它是一般类型的设备驱动程序。

流接口驱动程序的形式为用户一级的动态链接库(DLL)文件，用来实现一组固定的函数称为“流接口函数”，这些流接口函数使得应用程序可以通过文件系统访问这些驱动程序。

实验七用光电编码器测量电机转角一、实验目的1、了解实验系统的组成和光电编码器检测转角的工作原理；2、熟悉光电编码器与DSP间的接口电路；3、熟悉事件管理器模块的编程和应用；4、掌握直流无刷电机的位置与速度检测方法。

二、实验系统原理及编程2.1 直流无刷电机实验系统中选用的三相直流无刷电机型号为57BL－0730N1，具体参数和信号描述见《实验指导书》的1.2.4节。

2.2光电式位置传感器在光电式位置传感器实验中，BLDC电机采用增量式光电编码器作为位置传感器，输出为两路频率可变、有固定1/4周期相位差（即90度）的脉冲序列，电机每转360°各路输出600个周期的方波信号，即码盘线数为600线/转。

实验过程可以通过示波器观测信号波形。

2.3 与DSP的电路接口TMS320F28×系列DSP包含两个事件管理器，实验中采用事件管理器B（EVB）来实现三相无刷直流电机的转角的测量。

从光电编码器输入的2路QEP信号经过74LVT245缓冲后送至EVB的QEP引脚。

2.4 直流无刷电机的角位置的测量方法1）事件管理器B的初始化事件管理器的初始化可参考如下的例程，其中定时器T4为QEP电路提供事件基准，void InitEvB(void){EALLOW;GPBMUX[0]=0xffff; // always not as i/o portGPBDIR[0]=0x0000; // always as inportEDIS;T4CON[0] = 0x187c; // 使能T4计数器工作,定向增减，QEP作时钟源、CAPCONB[0]= 0x70fc; //1110,0000,0000,0000 选定时器4，使能QEP4,5T4PR[0] = 0xffff; //设置计数器的激素范围为最大值T4CNT[0] = 0x8000; //设置计数器的初值在计数量程的中间}2）电机转角的检测当电机运转时轴上的光电编码器产生正交脉冲序列，QEP电路可以通过两路脉冲的先后次序（相位）确定电机的转动方向，根据检测脉冲的个数和频率，可分别确定电机的角位置和角速度。

光电编码器脉冲当量测量实验总结
光电编码器脉冲当量测量实验是一种常见的测量方法，用于测量旋转角度或转速等参数。

在本次实验中，我们使用了光电编码器来测量电机的转速，并通过计算脉冲数和时间间隔来得出脉冲当量。

我们需要准备实验设备，包括光电编码器、信号发生器、示波器、数据采集卡等。

然后，将光电编码器的输出信号连接到信号发生器的输入端，并将示波器的输入端连接到信号发生器的输出端。

接着，通过数据采集卡将示波器的输出信号转换为数字信号，以便后续处理。

接下来，我们进行了实验操作。

首先启动电机，使其开始旋转。

然后，通过示波器观察光电编码器的输出信号，记录下脉冲数和时间间隔。

接着，根据脉冲计数原理和时间间隔计算出脉冲当量。

最后，将计算结果与理论值进行比较，验证实验结果的准确性。

通过本次实验，我们深入了解了光电编码器的工作原理和使用方法，掌握了脉冲当量的计算方法，并能够准确地测量电机的转速。

同时，也发现了一些问题和不足之处，例如在高速旋转时容易出现误差，需要采取相应的措施来减小误差。

总之，光电编码器脉冲当量测量实验是一项重要的实验内容，对于理解光学传感器的原理和应用具有重要意义。

希望今后能够继续深入学习相
关知识，不断提高自己的实践能力和水平。

光电编码器的工作原理和应用电路1 光电编码器的工作原理光电编码器(Optical Encoder)俗称“单键飞梭”，其外观好像一个电位器，因其外部有一个可以左右旋转同时又可按下的旋钮，很多设备(如显示器、示波器等)用它作为人机交互接口。

下面以美国Greyhill公司生产的光电编码器为例，介绍其工作原理及使用方法。

光电编码器的内部电路如图1所示，其内部有1个发光二极管和2个光敏三极管。

当左右旋转旋钮时，中间的遮光板会随旋钮一起转动，光敏三极管就会被遮光板有次序地遮挡，A、B相就会输出图2所示的波形；当按下旋钮时，2、3两脚接通，其用法同一般按键。

当顺时针旋转时，光电编码器的A相相位会比B相超前半个周期；反之，A相会比B相滞后半个周期。

通过检测A、B两相的相位就可以判断旋钮是顺时针还是逆时针旋转，通过记录A或B相变化的次数，就可以得出旋钮旋转的次数，通过检测2、3脚是否接通就可以判断旋钮是否按下。

其具体的鉴相规则如下：1.A为上升沿，B=0时，旋钮右旋；2.B为上升沿，A=l时，旋钮右旋；3.A为下降沿，B=1时，旋钮右旋；4.B为下降沿，A=O时，旋钮右旋；5.B为上升沿，A=0时，旋钮左旋；6.A为上升沿，B=1时，旋钮左旋；7.B为下降沿，A=l时，旋钮左旋；8.A为下降沿，B=0时，旋钮左旋。

通过上述方法，可以很简单地判断旋钮的旋转方向。

在判断时添加适当的延时程序，以消除抖动干扰。

2 WinCE提供的驱动模型WinCE操作系统支持两种类型的驱动程序。

一种为本地驱动程序，是把设备驱动程序作为独立的任务实现的，直接在顶层任务中实现硬件操作，因此都有明确和专一的目的。

本地设备驱动程序适合于那些集成到Windows CE平台的设备，诸如键盘、触摸屏、音频等设备。

另一种是具有定制接口的流接口驱动程序。

它是一般类型的设备驱动程序。

流接口驱动程序的形式为用户一级的动态链接库(DLL)文件，用来实现一组固定的函数称为“流接口函数”，这些流接口函数使得应用程序可以通过文件系统访问这些驱动程序。

一、实验目的1. 理解编码器的基本原理和功能。

2. 掌握编码器的使用方法，包括硬件连接和软件编程。

3. 通过实验验证编码器的性能，包括分辨率、精度和响应速度等。

二、实验原理编码器是一种将机械位移转换为数字信号的传感器，广泛应用于自动化控制领域。

根据编码器的类型，可以分为增量式编码器和绝对式编码器。

本次实验主要针对增量式编码器进行探讨。

增量式编码器通过检测编码盘上标记的条纹，将机械位移转换为脉冲信号，从而实现位移的数字化。

编码器的主要参数包括分辨率、精度、响应速度等。

三、实验设备1. 编码器：增量式编码器2. 控制器：PLC（可编程逻辑控制器）3. 电机：步进电机4. 传感器：光电传感器5. 电脑：用于编程和监控四、实验步骤1. 编码器与控制器的连接（1）将编码器的A、B、Z三个引脚分别连接到控制器的对应输入端。

（2）将编码器的电源线连接到控制器提供的电源接口。

（3）将编码器的地线连接到控制器提供的地线接口。

2. 编码器与电机的连接（1）将电机的电源线连接到控制器提供的电源接口。

（2）将电机的控制线连接到控制器提供的控制接口。

3. 编码器与传感器的连接（1）将传感器的电源线连接到控制器提供的电源接口。

（2）将传感器的控制线连接到控制器提供的控制接口。

4. 编程（1）打开PLC编程软件，创建一个新的项目。

（2）在项目中添加编码器模块，设置编码器的参数，如分辨率、起始脉冲等。

（3）编写程序，实现电机控制、编码器读取等功能。

（4）下载程序到控制器。

5. 监控（1）启动控制器，运行程序。

（2）观察电脑上的监控界面，实时查看编码器的输出信号、电机运行状态等信息。

（3）调整编码器的参数，观察对实验结果的影响。

五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，验证了编码器在控制电机过程中的性能。

实验结果显示，编码器能够准确地检测电机的位移，实现了对电机运动的精确控制。

2. 结果分析（1）分辨率：编码器的分辨率越高，输出的脉冲信号越细腻，控制精度越高。

光电编码器脉冲当量测量实训总结光电编码器脉冲当量测量实训总结的具体内容会因为实训的目标和实验设计而有所不同。

以下是一个可能的实训总结框架：
1.实训目标：阐述进行光电编码器脉冲当量测量实训的目的和意义。

2.实验原理：介绍光电编码器的工作原理以及脉冲当量的定义和计算方法。

3.实验步骤：详细描述实验的步骤和操作过程，包括连接光电编码器、设置测量参数、记录数据等。

4.实验结果：呈现实验所得的数据和测量结果，可以使用数据表格、图表等形式进行展示。

5.实验分析：对实验结果进行分析和解读，比较测量结果与预期值的差异，并探讨可能的误差来源。

6.实验总结：总结实训过程中遇到的困难、收获和体会，评估实验结果的可靠性和准确性。

7.改进方案：提出针对改进实验方法或减小测量误差的建议和措施。

8.实验应用：讨论光电编码器脉冲当量测量在实际工程和科学领域的应用价值。

7-4 光电编码器（码盘）一．概述测量技术的迅速发展，经常需要将位移量（包括线位移和角位移）数字化以便计算机处理，这一过程是AD转换。

光电编码器是AD转换的有效工具之一。

光栅盘（或光栅）是增量方式编码器，没有确定的零位，它以相对值的形式反映位移信息。

光电编码器是绝对式编码器，具有确定不变的零位，它反映的位移信息是以零位为起点的绝对数值。

应用：用码盘做阀们开度指示，一开机便知道阀们当前开度、流量，而用光栅盘是不可想象的。

二．码盘的容量和分辨率容量n为码盘码道数分辨率=3600/2n例如：QDB9型九位光电编码器n=9十一位光电编码器n=11三．编码（1）二进制码优点：有权码，容易读缺点：当光电转换在各位不同步时，产生很大误差。

（2）循环码优点：代码从任何数转变到相邻数时，代码的各位仅有一位发生变化，误差最大值仅是最低位的单位量。

缺点：无权码，难读懂。

例：15变到16二进制码循环码15 01111 0100016 10000 11000假设最高位延迟变化，则结果为：00000 （0D）01000（15 D）最大误差16-0=16 16-15=1四．循环码及其转换（一）四位循环码与二进制码的关系（二）转换逻辑关系式（1）循环码变二进制码C n=R n（n为码盘码道数）C i=R i R i+1R i+2R i+3……R n =0“”为“异或”符号，实际上是不进位加（也叫按位加）00=0 01=1 10=1 11=0（2）二进制码变循环码R n=C nR i=C i C i+1例：9D=1001B=（）R解：∵C4=1 C3=0 C2=0 C1=1∴R4=1 R3=C3C4=1R2=C2C3=0R1=C1C2=1∴9D=1101R例：9D=1101R=（）C解：∵R4=1 R3=1 R2=0 R1=1∴C4=R4=1C3=R4R3=0C2=R4R3R2=0C1=R4R3R2R1=1∴9D=1001B五．电路原理图C9R C8六．电平转换接口电原理图12V0V图7-4-2+1.5V。

光电编码器脉冲当量测量实训总结实训过程中，首先需要了解光电编码器的工作原理和基本参数。

光电编码器通过光电效应将旋转运动转化为电信号，可以通过计算电信号的脉冲数量来计算旋转角度。

脉冲当量是指编码器输出的每个脉冲所对应的旋转角度，它与编码器的分辨率直接相关。

实训中采用的光电编码器具有较高的分辨率，即每圈分辨率为N个脉冲。

为了测量脉冲当量，首先需要确定测量位置。

实验中选择了光电编码器的中心位置作为测量点，通过旋转编码器一周观察脉冲信号的变化。

在实验过程中，需要注意编码器的安装和调试。

编码器通常需要固定在要测量的物体上，与其旋转一起运动。

为了保证测量的准确性，编码器必须与物体保持一定的接触，并保持旋转稳定。

实验中可以使用夹具将编码器固定在物体上，并通过调整夹具的位置来确保接触。

在测量时，需要使用示波器等设备来接收和显示光电编码器的脉冲信号。

通过观察信号波形，可以确定脉冲的上升沿或下降沿，从而测量脉冲当量。

实验中还可以使用计数器等设备来记录脉冲数量，计算脉冲当量。

此外，还需要注意测量过程中的环境因素。

光电编码器对光线、温度和湿度等环境因素较为敏感，对测量结果有一定的影响。

在实训中，需要确保测量环境的稳定和一致性，尽量减小环境因素对测量结果的影响。

在实训过程中，通过多次实验和数据分析，可以得出结论：光电编码器的脉冲当量测量精度较高，可以满足大多数工程应用要求。

通过合理选择和调试设备，可以减小误差，并提高测量的准确性和稳定性。

此外，实训过程还需要注意安全操作和设备保养，确保实验的顺利进行和设备的正常运行。

综上所述，光电编码器脉冲当量测量实训是一项能够提高学生实践能力和专业知识的重要实践活动。

通过实践和分析，可以更好地理解光电编码器的工作原理和测量方法，培养学生的问题解决能力和创新思维。

此外，实训过程还需要学生遵守实验规定和注意安全操作，保证个人安全和设备的正常运行。

基于PLC实现电机调速控制实验报告电控学院基于PLC实现电机调速控制一、实验名称：基于PLC 实现电机调速控制。

二、实验目的：1.通过综合实验训练学生独立设计、独立处理问题的能力。

2.掌握变频器的使用方法,及基本参数功能3.进一步了解PLC 编程的方法及外围电路的构成,实验程序最终能够正确实现电机调速的控制。

三、实验器件：PLC 一台、变频器一台、三相电动机一台（=1400r/min ，p=2）、光电编码器一个（864p/r ）、导线若干。

四、实验原理：通过光电编码器将电动机的转速采集出来并送入PLC 中，通过实验程序将采集到的信息与设定值进行比较，当频率满足设定值时，电动机停止加（减）速，保持匀速5S ，5S 后继续加（减）速。

频率上限45Hz 。

实验速度曲线如下图： 五、实验原理图及接线图：1.实验原理图： 光电编码器：COM01000CH棕色蓝色黑色白色橙色变频器：2.实验接线图：六、各参数设置： 1.变频器参数设置：端口 设定值 功能 端口 设定值 功能 F1008密码F41014（OP3）反转2.2K0~20mA模拟量输入制动电阻123V1V2V3I2CMOP1OP2OP3OP4OP5OP6OP7OP8R S TP+PB NTB W V PEM ~TA TC 12A/125VAC 7A/250VAC 7A/30VDC三相输入380VAC 50/60HzQS多功能模拟量（电流）输出2：4~20mA多功能模拟量（电压）输出1：0~10V FM IM V3多功能输出端子112V OUT1OUT2JJ 多功能输出端子2Modbus 通讯RS-485A+B-U 制动单元电抗器短路片多功能继电器输出方式▲运行设置▼停/复RUN FWD DGT FRQ2.编码器接口：3.PLC端口：4.内部参数设置：七、程序流程图：八、实验结果：按照接线图接好线经检查无误后，按下正转（反转）按钮后，正电动机正转（反转）加速，频率达到10hz后保持匀速运行5s，然后继续加速，频率达到25hz后在保持匀速运行5s，然后继续加速直到频率达到45Hz，当频率到45hz后保持运行5s然后开始减速，减速过程中分别在25hz、10hz保持匀速运行5s，在运行过程中按下停止按钮，电机即减速停止。