光电式编码器

光电式编码器

光电式编码器是一种将机械转动的角位移（模拟量）转换成数字式电信号的传感器，在自动测量和自动控制中应用广泛。它具有高精度、高分辨率、高可靠性的特点，从结构上可分为码盘式编码器（绝对编码器）和脉冲盘式编码器（增量编码器）两种。

分类

码盘式编码器（绝对编码器）

码盘式编码器通过码盘上的独特码道直接输出绝对角度位置。每个位置对应唯一的数码输出，具有掉电记忆功能——停电后恢复供电时显示值仍能正确反映当时的角度。码盘可采用二进制码或循环码（格雷码）编码。

• 二进制码盘：存在“粗误差”问题，微小的刻划误差可能导致巨大的读数错误（如0000变为1000）。
• 循环码（格雷码）码盘：相邻数码间仅一位变化，有效消除粗误差，是码盘式编码器的主流方案。

码盘式编码器由机械位置决定每个位置的唯一性，无需掉电记忆，不用一直计数，抗干扰性和数据可靠性好，广泛用于各种工业系统的测量和定位控制。

脉冲盘式编码器（增量编码器）

脉冲盘式编码器不能直接产生n位数码输出，当转动时产生串行光脉冲，用计数器将脉冲数累加反映转过的角度大小。遇停电会丢失累加的脉冲数，因此必须有停电记忆措施。

增量编码器结构简单，除可直接用于测量角位移，还常用于测量转轴的转速。缺点是需要每次工作前先寻找参考零点（如打印机、扫描仪开机时的定位动作）。

分辨率

光电式编码器的分辨率只取决于码盘位数，与码制无关。例如，四位码盘的分辨率为360°/2⁴=22.5°。

辨向原理

增量编码器通过两路相位差90°的脉冲信号（A相和B相）实现辨向。利用D触发器在脉冲上升沿触发的特性，根据两路脉冲的相位关系判断旋转方向，并控制可逆计数器进行加/减计数。

应用

光电式编码器广泛应用于工业自动化、机器人、数控机床、打印机、扫描仪、伺服电机控制等需要精确角位移测量的领域。