光电绝对编码器的工作原理与转换电路

"本资源主要介绍了数字式传感器中的编码器，特别是光电绝对编码器的工作原理、码制与码盘的设计、以及转换关系和转换电路。由电子信息学院的杨友平讲解，内容涵盖直接编码器的结构、二元码盘的粗误差分析、循环码盘的应用及其优缺点，以及二进制码到循环码的转换电路设计。" 在《数字式传感器-感测技术基础》这一主题中，编码器是核心讨论对象，尤其是直接编码器。直接编码器是一种能够将角位移直接转换为二进制数字的设备。它由码盘、光源和多个光电元件组成，如图7-1-1所示。当码盘旋转时，光电元件根据接收到的光照情况产生相应的电平信号，代表二进制的"1"或"0"。这些二进制信号组合在一起，可以表示码盘转过的精确角度。 编码器的工作原理中，二元码盘如图7-1-2所示，通常分为多个码道，每个码道有不同的黑白间隔数量，用于区分不同的位。例如，最内圈的码道可能有21个间隔，对应二进制码的C1，而相邻码道则有22个间隔，对应C2，以此类推。码盘设计的关键在于如何减少粗误差，这通常通过采用循环码盘来实现，如图7-1-2（b）所示。循环码盘的特点是相邻码道的黑白分界线对齐，从而避免了粗误差，提高了编码精度。 编码器的码制和码盘设计是影响其性能的重要因素。循环码盘的优点在于消除了粗误差，但存在一定的设计复杂性。码盘的分辨率取决于码道的数量，每个码道的间隔数决定了能分辨的最小角度变化。 在转换关系和转换电路部分，编码器的转角与二进制码之间的转换以及二进制码到循环码的转换是关键步骤。转换电路通常有两种形式，即并行电路和串行电路。如图7-1-4所示，通过特定的逻辑电路设计，可以从并行的二进制码转换为循环码，从而实现更高效的数据处理和传输。 总结来说，数字式传感器中的编码器，特别是光电绝对编码器，是精密的角位移测量工具，其工作原理、码盘设计和转换电路都是保证高精度和可靠性的关键技术。在实际应用中，理解和掌握这些原理对于电子工程和自动化领域的设计与维护至关重要。