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　　光電編碼器(Optical Encoder)俗稱“單鍵飛梭”,其外觀好像一個電位器,因其外部有一個可以左右旋轉(zhuǎn)同時又可按下的旋鈕,很多設(shè)備(如顯示器、示波器等)用它作為人機交互接口。

　　光電編碼器是利用光柵衍射原理實現(xiàn)位移-數(shù)字變換,通過光電轉(zhuǎn)換,將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字量的傳感器.
　　常見的光電編碼器由光柵盤,發(fā)光元件和光敏元件組成.光柵實際上是一個刻有規(guī)則透光和不透光線條的圓盤,光敏元件接收的光通量隨透光線條同步變化,光敏元件輸出波形經(jīng)整形后,變?yōu)槊}沖信號,沒轉(zhuǎn)一圈,輸出一個脈沖.根據(jù)脈沖的變化,可以精確測量和控制設(shè)備位移量

　　EPC－755A光電編碼器的應(yīng)用
　　EPC－755A光電編碼用具備良好的使用性能,在角度丈量、位移丈量時抗干擾能力很強,并具有穩(wěn)定可靠的輸出脈沖信號,且該脈沖信號經(jīng)計數(shù)后可得到被丈量的數(shù)字信號。因此,我們在研制汽車駕駛模擬器時,對方向盤旋轉(zhuǎn)角度的丈量選用EPC－755A光電編碼器作為傳感器,其輸出電路選用集電極開路型,輸出分辨率選用360個脈沖/圈,考慮到汽車方向盤轉(zhuǎn)動是雙向的,既可順時針旋轉(zhuǎn),也可逆時針旋轉(zhuǎn),需要對編碼器的輸出信號鑒相后才能計數(shù)。圖2給出了光電編碼器實際使用的鑒相與雙向計數(shù)電路,鑒相電路用1個D觸發(fā)器和2個與非門組成,計數(shù)電路用3片74LS193組成。
　　當(dāng)光電編碼器順時針旋轉(zhuǎn)時,通道A輸出波形超前通道B輸出波形90°,D觸發(fā)器輸出Q(波形W1)為高電平,Q(波形W2)為低電平,上面與非門打開,計數(shù)脈沖通過(波形W3),送至雙向計數(shù)器74LS193的加脈沖輸進端CU,進行加法計數(shù)；此時,下面與非門封閉,其輸出為高電平(波形W4)。當(dāng)光電編碼器逆時針旋轉(zhuǎn)時,通道A輸出波形比通道B輸出波形延遲90°,D觸發(fā)器輸出Q(波形W1)為低電平,Q(波形W2)為高電平,上面與非門封閉,其輸出為高電平(波形W3)；此時,下面與非門打開,計數(shù)脈沖通過(波形W4),送至雙向計數(shù)器74LS193的減脈沖輸進端CD,進行減法計數(shù)。
　　汽車方向盤順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)時,其最大旋轉(zhuǎn)角度均為兩圈半,選用分辨率為360個脈沖/圈的編碼器,其最大輸出脈沖數(shù)為900個；實際使用的計數(shù)電路用3片74LS193組成,在系統(tǒng)上電初始化時,先對其進行復(fù)位(CLR信號),再將其初值設(shè)為800H,即2048(LD信號)；如此,當(dāng)方向盤順時針旋轉(zhuǎn)時,計數(shù)電路的輸出范圍為2048～2948,當(dāng)方向盤逆時針旋轉(zhuǎn)時,計數(shù)電路的輸出范圍為2048～1148；計數(shù)電路的數(shù)據(jù)輸出D0～D11送至數(shù)據(jù)處理電路。
　　實際使用時,方向盤頻繁地進行順時針和逆時針轉(zhuǎn)動,由于存在量化誤差,工作較長一段時間后,方向盤回中時計數(shù)電路輸出可能不是2048,而是有幾個字的偏差；為解決這一題目,我們增加了一個方向盤回中檢測電路,系統(tǒng)工作后,數(shù)據(jù)處理電路在模擬器處于非操縱狀態(tài)時,系統(tǒng)檢測回中檢測電路,若方向盤處于回中狀態(tài),而計數(shù)電路的數(shù)據(jù)輸出不是2048,可對計數(shù)電路進行復(fù)位,并重新設(shè)置初值。
　　光電編碼器在重力丈量儀中的應(yīng)用
　　采用旋轉(zhuǎn)式光電編碼器,把它的轉(zhuǎn)軸與重力丈量儀中補償旋鈕軸相連。重力丈量儀中補償旋鈕的角位移量轉(zhuǎn)化為某種電信號量；旋轉(zhuǎn)式光電編碼器分兩種,盡對編碼器和增量編碼器。
　　增量編碼器是以脈沖形式輸出的傳感器,其碼盤比盡對編碼器碼盤要簡單得多且分辨率更高。一般只需要三條碼道,這里的碼道實際上已不具有盡對編碼器碼道的意義,而是產(chǎn)生計數(shù)脈沖。它的碼盤的外道和中間道有數(shù)目相同均勻分布的透光和不透光的扇形區(qū)（光柵）,但是兩道扇區(qū)相互錯開半個區(qū)。當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)動時,它的輸出信號是相位差為90°的A相和B相脈沖信號以及只有一條透光狹縫的第三碼道所產(chǎn)生的脈沖信號（它作為碼盤的基準(zhǔn)位置,給計數(shù)系統(tǒng)提供一個初始的零位信號）。從A,B兩個輸出信號的相位關(guān)系（超前或滯后）可判定旋轉(zhuǎn)的方向。由圖3（a）可見,當(dāng)碼盤正轉(zhuǎn)時,A道脈沖波形比B道超前π/2,而反轉(zhuǎn)時,A道脈沖比B道滯后π/2。圖3（b）是一實際電路,用A道整形波的下沿觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生的正脈沖與B道整形波相‘與’,當(dāng)碼盤正轉(zhuǎn)時只有正向口脈沖輸出,反之,只有逆向口脈沖輸出。因此,增量編碼器是根據(jù)輸出脈沖源和脈沖計數(shù)來確定碼盤的轉(zhuǎn)動方向和相對角位移量。通常,若編碼器有N個（碼道）輸出信號,其相位差為π/ N,可計數(shù)脈沖為2N倍光柵數(shù),現(xiàn)在N=2。圖3電路的缺點是有時會產(chǎn)生誤記脈沖造成誤差,這種情況出現(xiàn)在當(dāng)某一道信號處于‘高’或‘低’電平狀態(tài),而另一道信號正處于‘高’和 ‘低’之間的往返變化狀態(tài),此時碼盤固然未產(chǎn)生位移,但是會產(chǎn)生單方向的輸出脈沖。例如,碼盤發(fā)生抖動或手動對準(zhǔn)位置時在這里,采用了有記憶功能的D型觸發(fā)器和時鐘發(fā)生電路。由圖4可見,每一道有兩個D觸發(fā)器串接,這樣,在時鐘脈沖的間隔中,兩個Q端（如對應(yīng)B道的74LS175的第2、7引腳）保持前兩個時鐘期的輸進狀態(tài),若兩者相同,則表示時鐘間隔中無變化；否則,可以根據(jù)兩者關(guān)系判定出它的變化方向,從而產(chǎn)生‘正向’或‘反向’輸出脈沖。當(dāng)某道由于振動在‘高’、‘低’間往復(fù)變化時,將交替產(chǎn)生‘正向’和‘反向’脈沖,這在對兩個計數(shù)器取代數(shù)和時就可消除它們的影響（下面儀器的讀數(shù)也將涉及這點）。由此可見,時鐘發(fā)生器的頻率應(yīng)大于振動頻率的可能最大值。由圖4還可看出,在原一個脈沖信號的周期內(nèi),得到了四個計數(shù)脈沖。例如,原每圈脈沖數(shù)為1000的編碼器可產(chǎn)生4倍頻的脈沖數(shù)是4000個,其分辨率為0.09°。實際上,目前這類傳感器產(chǎn)品都將光敏元件輸出信號的放大整形等電路與傳感檢測元件封裝在一起,所以只要加上細(xì)分與計數(shù)電路就可以組成一個角位移丈量系統(tǒng)(74159是4-16譯碼器)。