光电编码器大讲堂（一 ）：如何选择合适的编码器

什么是光电编码器

编码器是一种机械电子产品，能够将机械动作，如位移，运动方向等转化成电信号。

一般光电式编码器由如下三部分组成：

A.专用碟片或是刻度

B.光源

C.光敏器件：实现机械动作到电信号的转换

光电编码器常见分类及适用的场合

光电编码器按照光传递方式，主要为反射式和透射式两种。

反射式光电编码器主要是由（光）发射器，（光）探测器和码盘/码条组成，其中（光）发射器和（光）探测器在码盘/码条的同一侧。码盘的明栅反射光，由此形成的随外接机械装置运动的阴影落在光电二极管（阵列）上，经过处理之后就会产生电信号输出，如图1所示。反射式光电编码器主要是应用在对于安装尺寸/空间有要求的场合。Avago AEDR-8710 就是一款三通道反射式光学编码器装置。微型封装与 3.3 伏低工作电源选项相结合，使得该装置能够广泛用于受限空间和低功率应用，例如能够安装在便携式打印机等便携式装置狭缝中，在此类装置中空间和功耗是首要关注的问题。

 

图1：反射式光电编码器结构

透射式光电编码器也是由（光）发射器，（光）探测器和码盘/码条组成，如图2所示。与反射式编码器不同的是，它的（光）发射器和（光）探测器分别位于码盘/码条的两侧。码盘的明栅/暗栅分别透过/阻塞光，从而随着机械部分的运动，落在光电二极管上的阴影也会产生电信号输出。

 

图2：透射式光电编码器结构

从芯片角度来看，两种光电编码器的内部构型都比较复杂，不光有发光器件，光敏二极管阵列，有时还会包括一些处理电路甚至是复杂逻辑电路，如图2所示，这里就不详述，在后续文章中会对其进行较为深入的探讨。

 

图3：两种光电编码器的内部构型

Avago提供了丰富的反射式和透射式编码器型号选择，无论是在传统的变频伺服领域，还是现在一些紧凑型的机械关节中，都能看到Avago的编码器产品；如应用在闭环步进电机驱动中的HEDC-5500，安装在便携式打印机狭缝中的AEDR-8710等。

光电编码器按照刻度方法及信号输出形式，则又可以分为增量式编码器和绝对值式编码器。

增量式光电编码器是一种相对位置反馈装置，具有如下特点：

A.反馈信号总是参考起始位置

B.每一个机械位置并未被唯一定义

C.当前位置仅为前一个位置的相对位置

D.上电时/或是初始上电/或是掉电后恢复，增量式编码器的定位是不确定的

绝对值式编码器则具有如下特点：

A.每一个位置对应一个唯一编码

B.输出为数字信号（如格雷码），avago的产品一般是SSI（RS422）输出

C.由于每个位置对应一个唯一编码，所以掉电时当前机械位置的读数不会变化

D.有单圈和多圈之分，测量范围不同

如Avago的AEAT-7000系列就是典型的单圈绝对值编码器模组，它具有13位分辨率，封装小，能够精准测量与定位360度范围内位置信息，掉电时绝对机械位置会被保持，非常适合工业机械手臂，伺服等领域的应用；而HEDS-9710系列产品则就是典型的透射增量式编码器，输出脉冲信号，记录相对位置，掉电后位置信息丢失，它比较适合闭环步进马达等应用。