光电编码器的结构
光电编码器由发光装置（LED）、光传感器和称为码盘的圆盘组成，在径向上有狭缝（孔），并检测旋转位置信息作为光脉冲信号。
当附接到诸如电机的旋转轴的码盘旋转时，根据从固定发光元件发射的光是否通过码盘的狭缝而产生光脉冲。
光电传感器检测光脉冲，将其转换为电信号并输出。
图1 光电编码器示意图
光电编码器发光装置 (LED)
光电编码器中使用的发光器件通常是廉价的红外 LED，但有时会使用波长较短的彩色 LED 来抑制光扩散。
此外，昂贵的激光二极管用于需要高性能和高分辨率的应用中。
光电编码器镜片
LED发出的光是方向性很小的漫射光，因此使用凸透镜使其平行。
光电编码器码盘
码盘是一个带有狭缝（孔）的圆盘，用于通过/阻挡从 LED 发出的光。
码盘的材质有金属、树脂和玻璃。金属对振动和温度和湿度具有很强的鲁棒性，用于工业领域。
树脂价格便宜，适合大规模生产并用于消费应用。
玻璃用于需要高精度和高分辨率的应用。另外，为了明确通过码盘并进入光接收元件的光的通过/阻挡，可以在面对码盘的位置设置固定狭缝。
光电编码器光传感器
光电传感器通常是由诸如硅 (Si)、锗 (Ge) 和磷化铟镓 (InGaP) 等半导体材料制成的光电二极管或光电晶体管。
按结构分类
光电编码器根据其结构分为两种类型。
它们是发光器件（LED）和光电传感器夹在编码盘中的“透射型”，以及LED和光电传感器位于同一侧并且编码盘反射光的“反射型”。
图 2 光学编码器示意图，透射式（左）和反射式（右）
透射型
光电传感器检测 LED 发出的光是否通过码轮的狭缝。
优点是：
易于提高信号精度
光路相对简单，易于开发
反射型
光电传感器检测 LED 发出的光是否被码盘反射。
优点是：
易于小型化和薄型化
由于它可以通过堆叠方法制造，因此可以简化组装过程。
按输出电信号格式分类
光电编码器根据输出电信号的格式分为两种类型。
有输出旋转盘的角度变化（移动量）的增量方式和输出旋转盘的绝对角度的绝对方式。
更高的分辨率和更高的精度
光电编码器的分辨率基本上由码盘中的狭缝数量决定。因此，为了实现高分辨率，需要增加码盘中的狭缝数量，但为了与编码器的小型化相适应，则需要减少每条狭缝的面积。
因此，组装部件需要高精度，并且在某处达到物理极限。
为了进一步提高分辨率，有一种方法是用伪正弦波信号代替脉冲信号对输出信号的A相和B相进行“电插值”。
这样，光电编码器可以通过优化LED、码盘、光电传感器等结构，减少伪正弦波的失真，实现高分辨率和高精度。
图3 伪正弦波信号（上）、脉冲信号（下）
光电编码器的优势及应用
光电编码器的优点是通过设计狭缝的形状可以很容易地提高精度和分辨率，因为它具有检测光是否通过狭缝的机制。
因此，它用于对精度要求较高的伺服控制和空心通轴式电机控制。
此外，由于不受周围磁场的影响，因此可用于产生强磁场的应用中。
因此，它用于使用大直径电机的设备中。
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