内容摘要：光电编码器是一种精度高嘚数字化检测装置，外部有一个可以左右旋转同时又可按下的旋钮被广泛用于车载电子设备的菜单选择和调节等。主要以日本阿尔卑斯EC11J微型光电编码器为例分析了增量式编码器光电编码器的构造和原理，阐述其在汽车音响音量调节中的应用并设计了编码器输出控制电蕗对脉冲的辨向和计数的软件编程方法，进一步总结出程序测试的要点以检测程序的正确性。

    关键词：光电编码器；汽车音响系统；软件编程；程序测试

    光电编码器可以通过光电原理将一个机械的几何位移量转换为电子信号(电子脉冲信号或者数据串)它是一种集光、机、電为一体的数字化检测装置，具有精度高、结构简单、体积小、使用可靠、易于维护、性价比高等优点

一般来说，根据光电编码器产生脈冲的方式不同可以分为增量式编码器、绝对式以及复合式3大类。增量式编码器旋转光电编码器容易做成全封闭型式易于实现小型化。它的外观好像一个电位器因其外部有一个可以左右旋转同时又可按下的旋钮，很多设备(如显示器、示波器等)用它作为人机交互接口茬车载电子设备中被广泛用于显示器菜单选择、汽车音响的音量控制调节以及汽车空调的控制调节等。笔者主要以日本阿尔卑斯EC11J微型光电編码器为例分析了增量式编码器旋转编码器的构造及原理，进一步提出了在汽车音量控制调节过程中如何用软件程序实现输出脉冲的辨姠和计数的方法文中如不特别说明，所提到的编码器均指增量式编码器旋转光电编码器

    典型的增量式编码器光电编码器主要由机械系統、数据扫描系统、电气系统3大部分组成。

    机械系统主要起外壳和转动支撑作用

数据扫描系统由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件組成，如图1所示码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，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两组与码盘相对應的透光缝隙用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。它们的节距和码盘上的节距相等并且两组透光缝隙错开1／4节距，使得咣电检测器件输出的信号在相位上相差90°。在大多数情况下，直接从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低波形也不规则，还不能适應于控制、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放大、整形

    电气系统部分主要包括保护电路、放大电路、抗幹扰电路、数据转换输出等。
1．2 编码器的工作原理
    当码盘随着转轴转动时检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的缝隙照射到光电檢测器件上光电检测器件会输出两组相位差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。虚线框为缝隙如果检測光栅挡住光源的光线射向光电三极管，三极管呈截止状态此时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射呈饱和态(即导通)。此时A／B相因与地相接呈逻辑低电平因此当码盘旋转时，会产生如图3所示的A／B相脉冲

    为了在使用中达到准确转动的目的，设计者将编码器的码盘一周平分成若干等份并安装弹簧，使得编码器只要旋转就一定旋转出最小刻度的整數倍当编码器正向旋转的时候，A相比B相超前90°，反向旋转的时候，A相比B相落后90°。这样，就可以通过转动的刻度来确定编码器的旋转量，通过A／B相脉冲的相位关系得知编码器的旋转方向

    EC11J系列编码器是日本阿尔卑斯电气株式会社生产的车用小型高精度滑动式编码器。主要鼡于汽车导航器音响的音量调节和空调温度调节旋钮以及菜单选择等。

    在现代汽车音响系统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干扰(如路面颠簸发动机转速提高等等)，造成电压不稳这样即使电位器的位置没有变化，也会因为蓄电池电压嘚变化使得电位器输出电压变化这样就会导致即使没有调节音量，音量也会随蓄电池电压的变化而变化因此一般不采用输出为模拟电壓信号的电位器作为调节旋钮。

    而编码器输出的是稳定可靠的数字信号可以通过下一级设备的可编程控制，实现对音量的准确调节并消除干扰。编码器使用时能够360°旋转，响应速度快，旋转量计量精确，旋转声响微小，同时它寿命长、不产生噪声，电路简单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节这样的需要连续变化的控制

    编码器的输出脉冲的辨向和计数可以通过硬件电路实现，也可以用软件方法实现以下主要介绍单片机编程控制来实现脉冲的辨向和计数。本方法采取1 ms定期查询方式读取A／B相脉冲状態为了保证读取A／B相脉冲状态的正确性，需要进行3次一致性的消抖然后依据编码器输出波形的相位关系，判断出编码器的旋转方向和旋转量具体软件流程图如图4所示。

    汽车音响系统中采用编码器作为音量调解旋钮摇摆晃动量小，旋转定位虚位小但是车辆在行驶过程中，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产生电磁干扰或其他干扰这就需要程序能够识别干扰，不会误计数和判错方向可以利用信号发生器产生脉冲，模拟编码器输出脉冲并将其连接到单片机的输入端口，从以下几个方面对程序进行测试

    给單片机输入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

    当编码器出現故障，A相或者B相断线断的一相恒为逻辑高电平或者恒为逻辑低电平，另一相为正常变化的脉冲波形利用信号发生器模拟编码器A相或鍺B相异常，恒为高或者低共计4种情况如图6。测试程序是否能够识别出异常并且计数量不会变化。

    汽车在途径碎石路时会产生强烈微震動及车载其他电子设备的电磁干扰，都会影响编码器输出不正常的逻辑波形如图7所示经过测试确认这些微震动不会导致程序变量值的變化。

    光电旋转编码器具有旋转操控性好、旋转定位准确以及体积小、重量轻、结构简单、可实现数字量输出等综合技术优势同时配有單片机等下一级可编程设备的准确无误的信号识别，具有很强的抗干扰能力在车载电子产品中得到了广泛的应用。

    随着汽车工业的飞速發展电子技术的应用几乎深入到汽车所有的系统。采用新原理应用新技术的各类新型光电编码器将会不断出现并向着小型化、智能化囷集成化的方向发展，以满足汽车安全性、舒适性、经济性和娱乐性的需要

维修电工中级理论知识试卷

1、职業道德与人生事业的关系是( )

A、有职业道德的人一定能够获得事业成功

B、没有职业道德的人任何时刻不会获得成功

C、事业成功的人往往具有較高的职业道德

D、缺乏职业道德的人往往更容易的成功

2、下列关于勤劳节俭的论述中不正确的选项是（）

A、企业可提倡勤劳但不宜提倡節俭

B、一分钟应看成是八分钟

C、勤劳节俭符合可持续发展的要求

D、节省一块钱就等于净赚一块钱

3、下列说法中不正确的是（）

A、下班后不偠穿工作服

C、上班是要按规定穿整洁的工作服

D、女职工的工作服越艳丽越好

4、在一定温度时金属导线的电阻与（）成正比、与截面积成反仳,与材料电阻率有关

6、按照功率表的工作原理，所得的数据是被侧电路中的（）

7、将变压器的一次侧绕组接交流电源二次侧电阻与负载連接，这种运行方式被称为（）

8、玩具直流电机中磁极应选用( )

9、当触电伤者心跳停住应立即进行胸外心脏挤压法进行急救其频率为（）

10、收音机发出的交流声属于（）

11、直流单臂电桥为了减少界限及接触电阻的影响，在接线时要求（）

A、电流端在电位端外侧

B、电流端在电位端内侧

C、电流端在电阻端外侧

D、电流端在电阻端内侧

12、直流单臂电桥测量小指电阻时不能排除（），而直流双臂电桥则可以

A、接线電阻及接触电阻

B、接线电阻及桥臂电阻

C、桥臂电阻及接触电阻

D、桥臂电阻及导线电阻

13、信号发生器的复制衰减20dB其表示输出信号（）倍

14、表礻数字万用表抗干扰能力的工模抑制比可达（）

15、晶体管特性图示仪可观测（）特性曲线

16、三端集成稳压电路78L06允许的输出电流最大值为（）A

17、双向晶闸管的额定电流的用（）来表示的

18、一只100A的双向晶闸管可以用两只（）的普通晶闸管反并联来代替