光电编码器可以通过光电原理将一个机械的几许位移量转化为电子信号(电子脉冲信号或许数据串)。它是一种集光、机、电为一体的数字化检测设备，具有精度高、结构简略、体积小、运用牢靠、易于维护、性价比高级长处。
一般来说，根据光电编码器发生脉冲的办法不同，可以分为增量式、肯定式以及复合式3大类。增量式旋转光电编码器简略做成全封闭型式，易于完成小型化。它的外观如同一个电位器，因其外部有一个可以左右旋转一起又可按下的旋钮，许多设备(如显示器、示波器等)用它作为人机交互接口。在车载电子设备中被广泛用于显示器菜单挑选、轿车音响的音量操控调理以及轿车空调的操控调理等。笔者首要以日本阿尔卑斯EC11J微型光电编码器为例，剖析了增量式旋转编码器的结构及原理，进一步提出了在轿车音量操控调理过程中如何用软件程序完成输出脉冲的辨向和计数的办法。文中如不特别阐明，所说到的编码器均指增量式旋转光电编码器。
1 光电编码器的结构与作业原理
1．1 编码器的结构
典型的增量式光电编码器首要由机械体系、数据扫描体系、电气体系3大部分组成。机械体系首要起外壳和滚动支撑效果。
数据扫描体系由光源、码盘、检测光栅、光电检测器材组成，如图1所示。码盘上刻有节距持平的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期；检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挠光源和光电检测器材之间的光线。它们的节距和码盘上的节距持平，而且两组透光缝隙错开1／4节距，使得光电检测器材输出的信号在相位上相差90°。在大多数状况下，直接从编码器的光电检测器材获取的信号电平较低，波形也不规则，还不能适应于操控、信号处理和远距离传输的要求。所以，在编码器还必须将此信号扩大、整形。
电气体系部分首要包含维护电路、扩大电路、抗搅扰电路、数据转化输出等。
1．2 编码器的作业原理
当码盘跟着转轴滚动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的缝隙照耀到光电检测器材上，光电检测器材会输出两组相位差90°的脉冲信号。
图2(a)为光电式编码器的A／B相脉冲信号发生的典型电路。虚线框为缝隙，假如检测光栅挡住光源的光线射向光电三极管，三极管呈截止状况。此刻A／B相输入因上拉电路的影响呈逻辑高电平，如图2(b)所示。反之，光电三极管受发光二极管的照耀，呈饱满态(即导通)。此刻A／B相因与地相接呈逻辑低电平。因而当码盘旋转时，会发生如图3所示的A／B相脉冲。
为了在运用中到达精确滚动的意图，设计者将编码器的码盘一周平分成若干等份，并装置绷簧，使得编码器只需旋转就必定旋转出最小刻度的整数倍。当编码器正向旋转的时分，A比较B相超前90°，反向旋转的时分，A比较B相落后90°。这样，就可以通过滚动的刻度来承认编码器的旋转量，通过A／B相脉冲的相位联系得知编码器的旋转方向。
2 编码器在轿车音响体系中的使用
2．1 编码器的使用
EC11J系列编码器是日本阿尔卑斯电气株式会社出产的车用小型高精度滑动式编码器。首要用于轿车导航器，音响的音量调理和空调温度调理旋钮以及菜单挑选等。
在现代轿车音响体系中，由于车载电子的电源为车内自带的蓄电池，电源常常会受外界的搅扰(如路面波动，发动机转速进步级等)，形成电压不稳，这样即便电位器的方位没有改变，也会由于蓄电池电压的改变使得电位器输出电压改变，这样就会导致即便没有调理音量，音量也会随蓄电池电压的改变而改变，因而一般不选用输出为模仿电压信号的电位器作为调理旋钮。
而编码器输出的是安稳牢靠的数字信号，可以通过下一级设备的可编程操控，完成对音量的精确调理，并消除搅扰。编码器运用时可以360°旋转，呼应速度快，旋转量计量精确，旋转动静细小，一起它寿命长、不发生噪声，电路简略，这都是电位器无法比拟的。相对于电位器和其他元件来说更有利于音量调理这样的需求接连改变的操控。
2．2 编码器输出操控电路程序设计
编码器的输出脉冲的辨向和计数可以通过硬件电路完成，也可以用软件办法完成。以下首要介绍单片机编程操控来完成脉冲的辨向和计数。本办法采纳1 ms定时查询办法读取A／B相脉冲状况，为了确保读取A／B相脉冲状况的正确性，需求进行3次一致性的消抖，然后根据编码器输出波形的相位联系，判别出编码器的旋转方向和旋转量。详细软件流程图如图4所示。
2．3 程序测验关键
轿车音响体系中选用编码器作为音量调停旋钮，摇晃晃动量小，旋转定位虚位小。可是车辆内行驶过程中，发动机以及其他车载电子设备都有可能对编码器的输出波形发生电磁搅扰或其他搅扰，这就需求程序可以辨认搅扰，不会误计数和判错方向。可以使用信号发生器发生脉冲，模仿编码器输出脉冲，并将其连接到单片机的输入端口，从以下几个方面临程序进行测验。
1)正反方向和增减量的承认
给单片机输入n周期正方向脉冲，波形如图5所示，验证程序是否能正确无误检测出正向并验证增减量是否增大n。同理验证反方向。
2)单相断线过错承认
当编码器呈现毛病，A相或许B相断线，断的一相恒为逻辑高电平或许恒为逻辑低电平，另一相为正常改变的脉冲波形。使用信号发生器模仿编码器A相或许B相反常，恒为高或许低，合计4种状况如图6。测验程序是否可以辨认出反常，而且计数量不会改变。
轿车在途径碎石路时会发生激烈微轰动，及车载其他电子设备的电磁搅扰，都会影响编码器输出不正常的逻辑波形如图7所示。通过测验承认这些微轰动不会导致程序变量值的改变。
3 结束语
光电旋转编码器具有旋转操控性好、旋转定位精确以及体积小、重量轻、结构简略、可完成数字量输出等归纳技术优势，一起配有单片机等下一级可编程设备的精确无误的信号辨认，具有很强的抗搅扰才能，在车载电子产品中得到了广泛的使用。
跟着轿车工业的飞速开展，电子技术的使用简直深化到轿车一切的体系。选用新原理使用新技术的各类新式光电编码器将会不断呈现，并向着小型化、智能化和集成化的方向开展，以满意轿车安全性、舒适性、经济性和娱乐性的需求。
