【经验】相位阵游标编码器的原理及设计方法

时间： 2018-05-08 来源：世强

代理服务

技术支持

采购服务

游标编码器的设计灵感来源于游标卡尺。游标卡尺由主尺和游标两部分构成，通过主尺和游标的位置读出读出游标差。那么进行逆向思考，如果已经知道游标差，也就可以推算出游标刻度对齐位置与主尺刻度位置。

游标编码器芯片，也叫光电池，目前常用的如PN2624，广泛应用于伺服电机绝对值编码器的设计。KODENSHI作为光电产品的市场领导者，针对光电编码器市场应用，提供了多种规格的发光管、光电池、光电一体化模块、分立元件、光电IC等。其中，针对PN2624，KODENSHI开发了可与之pin to pin替换的光电池PICA4334。PICA4334所有管脚都是模拟输出，外形图如下：

图1：PICA4334实物图

在游标式编码器设计中，有一个主码道（n分度）和一个游标码道（n-1）分度，这两个码道被设计成永远只有在一个位置刻度上对齐——零位对齐。在编码器上任意角度读取窗口，只能看到在一个当前角度的测量值，主码道测量值与游标码道的测量值，比较这两个测量值可以获得游标码道与主码道的相位差，以此计算出游标差的倍数，并以此推算出这个角度位置与零位（游标刻度对齐）的绝对值距离。换算过程为，主尺与游标的传感信号强度差→相位差→游标差→主刻度位置→绝对值位置。原理如下图所示。

图2：游标差值原理图

游标式编码器在设计时难度在于信号强度与两个码道在零点上的对齐必须被严格控制确保精度。光电池PICA4334的码盘设计示意图如下：

图3：码盘设计示意图

在编码器的使用中，测量的角度是在高速旋转中同步的。KODENSHI PICA4334同步并行采集3个码道的六个正弦或余弦信号，并将此6个模拟量信号以并行处理的方式AD转换、相位计算、推算出游标差与绝对值位置。

图4：PICA4334三码道示意图

游标编码芯片对于很多读者来说是比较陌生的概念。本文介绍了游标编码器的原理，并基于KODENSHI PICA4334，介绍了相位阵游标式编码器设计概况。如果您对此有兴趣或仍有问题可以联系世强400-887-3266。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 2
| 转发至：

本文由溪水潺潺提供，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

平台合作

提交评论

全部评论（2）

用户21489504 Lv3. 高级工程师 2018-06-19

感谢分享
LouBing Lv7. 资深专家 2018-05-08

很好的经验分享，感谢

没有更多评论了

【经验】光电编码器如何在电机控制中使用

光电式编码器有着良好的抗干扰特性与应用的可靠性，相信在不久的将来光电式编码器一定会在电机控制领域发挥更为重要的作用。瑞普安华高对光电编码器在电机控制中的应用进行了阐释，具体包括对光电编码器的介绍，光电编码器的测量方法等内容。

2022-09-18 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

【经验】NEMICON光电编码器常见故障现象及解决办法

光电编码器在伺服控制系统中非常关键，伺服控制系统需要读取编码器获得电机的转子速度、转子位置和机械位置。在整个伺服系统中，光电编码器由于自身的结构，又是最薄弱的环节，伺服系统很多故障问题最后都定位在编码器上。笔者整理了Rep-avago NEMICON光电编码器在客户使用时的故障现象和故障原因，总结出一些共性的问题，希望使用者能够引起重视，在编码器使用时能够降低故障率。

2018-07-25 - 设计经验

【经验】REP-AVAGO RA48光电编码器抗干扰设计指导

REP-AVAG品牌的光电编码器RA48，是一款6通道空心轴增量式编码器，其具有2路正交输出信号，3路换向信号UVW，分辨率高达2500脉冲，最大响应频率可达200kHz，最大转速为4800rpm，最大消耗电流为120mA （空载）。具有性能优异，且功耗较低，可以外置MCU来实现信号处理和容错设计。本文为RA48光电编码器抗干扰设计指导。

2020-02-11 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

【选型】KODENSHI（可天士）产品选型指南

可天士产品设计与开发光敏器件发光器件光电开关光电耦合器编码器传感器红外遥控接收头灯具外形图目录产品型号目录

KODENSHI - 红外遥控接收头,硅晶圆,小槽型光电传感器,反射型光电开关,长间距直插光电耦合器,光电IC,分离型光电开关,编码器模块,光敏三极管,光敏二极管阵列,红光发光二极管,光半导体器件,贴片类光电耦合器,蓝光发光二极管,工矿灯,激励型光电开关,编码器模组,发光集成电路,透过型光电开关（PHOTO 1C输出),光电开关传感器,位置检测元件,绿光发光二极管,激光粉尘传感器,达林顿型晶体管,光电LSI,距离传感器,光电二极管,球泡灯,直插类光电耦合器,红外粉尘传感器,PIN型光敏二极管,透过型光电开关,位量检测元件,光电集成电路,菲林编码器,纸张传感器,粉尘传感器,RGB发光二极管,发光IC-INTEGRATED CIRCUIT,光传感器,光电开关,玻璃编码器,光敏器件,LED灯具,光敏二极管,黄光灯,白光发光二极管,光电耦合器,高输出光电三极管,日光灯,透过型光电开关(TR输出）,PIN光电二极管,灯具,投光灯,金属编码器,双通道型光电开关,紫外发光二极管,发光器件,达林顿型光敏晶体管,编码器,环境光传感器,面板灯,码盘,LED芯片,红外发光二极管,传感器,SCQ,KEL-5315C,KE2N23F-XX,SEL3528-01,SST553R-01,SPDI441 - 30F,SST553R-02,SHB- XX - 5780 - 01,ST-1MLA,ST-1MLB,SEL388-01,SEL755-01,SCL-100-5780,SIR801,ST809-14-5780,SIT303-DR,SST433R-10,R123V-7I2,R123V - 712,SP-1ML,SEP,HPI6FER2(H),SPDA992 - 05,SP - 1KL,SEP W,SEP Z,SGL324-02,R203V-7CL,SPDA-BD,SHB-100-5780-01,ST806-09-5780,SML766L - 01,SRM603LM2M-2,SG-105LF,KEL - 1ML2,SPDE52-J,SST388 - 01,SFL- XX-5780,SIS-ED04(ST),SHB-XX-5780,SIC553-03,SIC553-04,SPDI753R - 01,SIC553-01,SRV1206-04,SIC553-02,EL - 1CL3,SIS-PT12(ST),SPDI488 - 01,ST815-28-5780,SIS - PT12(ST),SP - 1ML,SST533R - 03,CL-1KL3,SST533R - 04,SIT512-C1,SBL60-5780,CL-1KL7,SML955 - 03,SML766L-01,SML955 - 04,SIT512-CM,ST812-20-5780,SPDI752 - 01K,SIT401P,SST324R - 02,SPDI441R-16F,SPN-S6DN2,SIA101,SIT206F,SIR-SD5,SIM304,SPN-S6TN1,R903V - 7CL,SST533R - 02P(T),SPDI433-01,EL-1KL5,ORD1S06,SPDI488-01,EL-1KL3,CL-203,SBV533-06,ST-1CL3H,SHB-XX-5780-01,SFIC553 - 02,SIS - PT19,CL-207,SFIC553 - 01,CL-209,SIS - PT18,SIS - PT24,SIC553S-04,SIS - PT20,SCG01-F68,SHB-150-5780,KEL - 1KL2,SBV5073-01,SRV0805-01,CL - 1KL7,SUV455 - 03,SCL-150-5780,CL - 1KL3,SST655-01T,SML955 - 11,KIT2011S,SIC433 - 02,SML955 - 11T1,SPDI754R-01,CL-211,SIS - ED03(ST),SST655 - 01T,SPDI754R-02,SIS-ED03(ST),KEL - 5315C,SPDI752-01,SBL- XX-5780,KCL - 203HL,SG-105F6,SST331,SRM603LM2M - 2,SHB- XX-5780,SPDI533 - 01,EL-1K3,SFL- XX - 5780,SIT205-01,SEL753 - 03,SIC401L,SST323R - 04L,SST433R - 10,SST334 - 02,SIC401D,SST334 - 01,ORA1S01,SST5003,SST5001,SST323R - 04,SP-1CL3,SST3315R4,SPDI441R-25F,SBL- XX - 5780,SWL5050 - 03,SCL555 - 01,SPIC1206-01,SUV455C - 01,HP202G,SIS-ED06(ST),SIT303-01,SE302F- ZXX,SPT334R-01,ORA2S01,SIC502D-E,SPD27- 2CK,SPL3012-50-5780,SPDI752 - 01,SST0603R-02,SML655L-01,PC-17K1C,SPLXXXX-XX-5780,SPDI441-30F,SIT512-C,SST323R-04L,ORD1M13,SPS119EL1,PC-17K1,SEL753-03,SIC302D,SIR - SD5,SIS - PT06(ST),SRV955 - 04,SG - 105F6,SEL323-04,SD202,SD201,SPDI752-01K,SDS1A015-02,SSD-57,SEL388 - 01,STE01-01S,SEL334-01,SEL334-02,PC-17L1,CL-1CL3,SEL334-03,SHB- XX-5780-01,SPL6060-50-5780,SIC301D,SIC204F,CL - 211,SST553R - 01,SST553R - 02,ST-1KB,SIT511-C,SST854R-01,SPL6012-70-5780,ST-1KLB,SF-14B,SF-14A,ST-1KLA,SIT210,SFCV5050 - 05,SIT2A082,CL - 207,SEL533-04,SIR765-02,SST955R-02,KEEN5001A,SST955R-01,SEL533-02,SEL533-03,CL - 203,SST553 - 02,SEL533-06,SFCV5050-05,SEL554-1ML2,SEL554 - 1ML2,SEL5003,SP - 1CL3,SG - 105,SIS-PT20,SUVM375 - 01,SCA02-W713,SIS-PT24,SEL5001,CL - 209,SPIC1206 - 01,SRV955-04,SST662-01,SST753R-01,SIS-ED20,SEPFA,SIT510-C,SEL324-02,SIS-PT18,SPDI441R-30F,SIS-PT16,SIS-PT19,SPDI441 - 25F,ORA1L03 - J5,SIT311,SIS-PT12,SEL755 - 01,OEA - 01,SST755-01,SIS-PT07,SIT208,SIS-PT04,SIS-ED18,SIS-PT05,KST-1KLB,SIT205,SIS-PT08,SIT207,SPDI754 - 03,SST755-02,ST-1KL3A,ST-1KL3B,SPDI542R,SIS-PT03,SIT506F-A,SEP07-Z36L,SPS-11AP,SCM02-B38,STE,SEL323 - 04,SIC507D,SST324R-02,SBL-XX-5780,SML955-11,SPS-12CU,SIS-ED05,SPDI433 - 01,SIS-ED07,SST533R-04(N),SIS-ED04,SHB-200-5780,SPDI441R - 30F,SIS-ED03,SFIC553-01,SF-10B,SFIC553-02,SF-10A,KEL-1ML2,SST854R - 01L,SST533R - 04(N),SEL854-01L,SIC506L,SPDI552-01,SPDI552-02,SST334-02,SST334-01,SHB- XX - 5780,SPDI752R - 03,SHB-200-5780-01,SPDI752R - 04,KEF252500CB,SPDI752R - 02,EL-1CL3,SIT307,KE2N26F- ZXX,SIT204F-02,SIT204F-01,SIT304,SPDI542R - F4,SST533R-01,SIT303,SIT306,SF-11A,SST533R-03,SIT305,SF-11B,SIT302,SPN-B6TN1,KE2N19F-XX,SML955-11T1,SST553-02,KE2N19F - XX,SIS-PT16(ST),SIS - ED06(ST),SST533R-04,SIT509,SEP FA,SIT516,SPS119ED1,SPN - B6CA,SIT515,SF-12B,SIT514,SF-12A,SIC801D,SST533R-02P(T),SE302F-ZXX,ORA1M04,SIC504L,SCL334 - 02,SEL533 - 04,SPDE52 - J,ORA1L03-J5,SEL533 - 06,SPDI955R - 02F,SBV5073 - 01,R203V - 7CL,SEL533 - 03,SEL533 - 02,SST955 - 01,SPDI533R-02,SF-13A,SF-13B,EL - 1KL5,SIT401,SML655L - 01,SIC503L,SIC433-02,SUV455C-01,SST0603R - 02,ST812-XX-5780-01,SE201,SIT612,SST323R-04,SEL553-02,SEL553-03,SEL323-04L,KEL-1KL2,SPDI441-25F,SFL-80-5780,SIC502D,SPD994 - 02,SST955-01,S42B8,R903V-7CL,SPS - 12CU,SIT506,SIT505,SIT508,SPS - 11AP,SIT501,SIR201,SPDI754 - 03S,SIC501L,KIR-5105J,SG - 105LF,SPDI754-03S,SIC501D,SBV0805 - 01,SEL331,SIA201R,KE2N26F-ZXX,SPT334R - 01,SICD01L,R123V-712,SUV455-03,SGV0603 - 03,SFL-100-5780,SML955-04,SML955-03,SGL324 - 02,SIC209D,SCG01 - F68,SCL-200-5780,CL - 1CL3,SIT604,SEL955-02,SEL955-03,SIT601,SIT602,SEL854 - 01L,SPDI441R - 25F,SPD27-2CK,SRV0805 - 01,SIR765 - 02,SE302F - ZXX,SST753R - 01,SIS - PT04,SIS - PT05,SST662 - 01,SIS - PT03,SEL3315,SEL553 - 03,SEL553 - 02,SIS - ED18,SHB-100-5780,KIR5105J,SIR501G,KE2N23F - XX,SDS1A015 - 02,EL - 1K3,KIT3025S,SWL5050-03,SIS - PT08,SCM02- B38,SIS - PT07,KE2N23F- XX,SIS - PT16,SEL324 - 02,SEP08-W18-2PL,SIS - PT12,KEF302500CB,ST8XX-XX-5780,SIS - ED20,SPDI542R-F4(J),SUVM375-01,SPN - S6TN1,SEL323 - 04L,SST854R-01L,KDT - 6315A,SEL334 - 01,SEL334 - 02,SPDA992-05,SEL334 - 03,SPDI533R - 02,SFL-XX-5780,SPN - S6DN2,SPDI753R-01,OEA-01,SBL-60-5780,SPDI441R - 16F,SIS-PT06(ST),SG-105,SIR501 - C,KIT3035S,SIS - ED04(ST),SST955R - 01,SIR501-C,SCA02 - W713,SF-11,SF-12,SST955R - 02,SBV0805-01,SF-10,SEL955 - 02,SF-13,SEL955 - 03,SF-14,SIS - ED0,控电电机,空调,消费电子,空气质量检测,光电开关,AV机器,照明,医院,按键电话,展览中心,金融,工业产品,酒店,扫地机器人,智能家居,办公室,特殊环境粉尘检测,电表,医疗与汽车,办公自动化,打印机,计算机终端,学校,空气净化器,家电,工业自动化,传真,电源,工厂,反射器,家庭,商场

选型指南代理服务技术支持采购服务

KODENSHI（可天士）主要生产发光二极管、受光二极管、三极管、光电池、Encoder模块、光耦、红外遥控接收头、光电IC、IrDA、PDIC、光通讯产品、汽车电子产品等产品。其高精度、高灵敏度的一体化编码器模块（AB相位阵技术）、粉尘传感器、材质传感器，产品性价比高、可定制化，在编码器、颗粒物检测、材质检测方面的应用表现亮眼。

距离传感器编码器发光二极管材质传感器

代理服务线上商城技术资料

看了你们网页上提到了KODENSHI PICA4334，以及相位阵游标式编码器设计概况。如何根据主码道与游标码道测量值，具体推算出绝对位置，是否还有更为详细具体的介绍？

2024-12-06 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

【选型】KODENSHI AUK（可天士）光敏二极管/晶体管、发光二极管、位置检测元件选型指南

光敏/发光器件规格快速参考光敏/发光器件外形图光敏二极管 PIN型光敏二极管光敏二极管阵列光敏晶体管达林顿型晶体管位置检测元件 GaAlAs红外发光二极管 GaAs红外发光二极管 AlGaInP红外发光二极管蓝紫光发光二极管

KODENSHI - PIN型硅光敏二极管,位置检测元件,达林顿型晶体管,NPN型硅光敏达林顿三极管,ALGAINP红外发光二极管,光敏器件,晶体管,NPN硅光敏三极管,光敏三极管,光敏二极管阵列,GAAS红外发光二极管,光敏晶体管,紫外发光二极管,发光器件,光敏二极管,PIN型光敏二极管,发光二极管,发射器,红外发光二极管,探测器,蓝紫光发光二极管,GAALAS红外发光二极管,ALGAINP发光二极管,二极管,EL-23G,SD-102,SD-101,SPDA10-A,ML-1CL3,SST324R-01,SD-503,SPIN12-K,SRCL552-910,SD-103,ST601,BL15-1212,HP-2MLR,ST-1MLA,EL-1K3,EL6F11,ST-1MLB,SEL3315,CL-304L,HPI-210,HPI304R4L,SP-1CL3R2,HPI2464,HP2FR4,SPDI552-01,EL333,HPI23G,ST333R4F,KSP-1MLR2,PT23G,SD-612,SST5001,EL-1CL3,BL15-1101,SRCL552-880,SP-1CL3,SST3315R4,SST533R-01,SST533R-02,SST533R-03,SP-1ML,SSD57,EL325,SPDA992-01,SD-201,HPI-1KL5,HPI6FER2,EL-1ML2,SST533R-04,KEL511,KFL-1ML-N,SD-202,HPI2C,KEL-3001A,HP-2ML,HPI5FCR2,SPDE52-J,SPDD92-J,KEL3001A,SRCL552-865,KDT2001,KET511,CL-1CL3,SD-112F2,SBVL955-01,EL302,HPI6FFR4,KEL1001L,CL-1KL3,KST-0315A,HPI6FFR2,SD-306,CL-1KL7,KEL3002A,ST-1KB,KBL-1KL3,SD-303,SST333R4F1,HPI2CR2,BL05-1211,HP-3ML,SPD862-01,ST-1KLA,ST333R4,HPI210,SEL742-01,KDS1001AF2,KDT3002A,ST23G,EL305,SEL533-01,ML-1K3,SST955R-03,SST955R-02,KDT-3001A,SST955R-01,SEL533-03,HPI2464R5,HP-3MLR2,SUV-M-01,SST955-01,HPI-2464R5,HPI610A,HP601,HP202,SPDI433-01,ST-1MLBR2,HPS304AL,SPDI754-03,SP-3ML,SEL5001,KDP6004A,SST662-01,ST309,HP5FR2,EL-1KL5,HP5FR4,KDT-3002A,EL-1KL3,CL-203,SEL324-01,HPI6FGR4,ST-1CL3H,ST302,CL-207,CL-208,CL-209,KEM5001R,SD-402,ST305,HP333,KEL55L,KDT5001A,SP1CL3,SUV455-03,SPDA11-H,SPDI955R-02F,HP304L,SML955-04,SML955-03,SD-112,SD-506F,HPI-2464,KEL-209A,SP-45ML,SEL955-01,SRCL552-940,SEL955-04,HPI6FH,KBL23G,SEL955-02,SEL955-03,ST333R4F1,SP1CL3R2,BL05-1101,PT304R2L,ST-1MLAR2,KDT3001A,HPI-1K1,SPIN30-K,KEL5315C,SPDI754R-01,ST-1KL3A,SPDI752-01,ST-1KL3B,SP-1KL,SPD27-2CK,HPI307,KHP2032,SP-2ML,空气净化器,办公自动化,家电,工业自动化,扫地机器人,消费电子,空气质量检测,空调,特殊环境粉尘检测,医疗与汽车,金融

选型指南代理服务技术支持采购服务

pin to pin替代PN2624光电池芯片的PICA4334，可用于绝对值编码器的光电转换

绝对值编码器的光电转换通常使用光电池芯片，主流厂家是IChaus，常用的有PN2624，但是IChaus的供货周期很长，渠道垄断导致价格很高，编码器大厂均在寻找IChaus的替代厂家，以拓宽供应链渠道，减小IChaus交期带来的影响。KODENSHI的光电池PICA4334可pin to pin替换IChaus PN2624。

2019-03-24 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

【产品】采用COB封装的受光二极管阵列SPN-B6CA，无边框设计，适用于多种伺服电机和工业编码器

可天士（KODENSHI）推出的SPN-B6CA是一款受光二极管阵列（硅光电池阵列），可接收LED的光信号，转换并放大成电信号发送给信号处理单元。6窗光电池阵列，敏感度高，响应速度快；采用COB形式封装，可在多种伺服电机或工业编码器上使用；无边框设计，制品更加小巧轻薄。

2020-07-17 - 新产品代理服务技术支持采购服务

KODENSHI（可天士）光电器件产品介绍

Kodenshi公司简介：Kodenshi Group成立于1972年，是光电半导体行业核心企业，具备Wafer制作、IC设计、封装、组立及组件模块开发能力。公司在中国、日本、韩国设有关联企业，与多家行业重点客户保持长期合作。光电器件介绍：Kodenshi主要生产发光二极管、受光二极管、三极管、光电池等，应用于编码器、颗粒物检测、材质检测等领域。产品包括一体化编码器模块、粉尘传感器、材质传感器等。

KODENSHI - 粉尘传感器,材质传感器,传感器,光电传感器,光电器件,空气质量检测仪,办公自动化,医疗设备,运动设备,消费电子,颗粒物检测,空调,专用仪表及测试系统,金融,空气净化器,工业自动化,扫地机器人,电子测试测量,工业伺服,光电编码器,材质检测,粉尘检测,健康设备,汽车电子,商业,大型游戏设备

2017年06月02日 - 商品及供应商介绍代理服务技术支持采购服务

谁能推荐一下游标码的解算算法，或是集成芯片

推荐KODENSHI的游标编码器芯片PICA4334，可直接pin to pin替换IChaus PN2624。参考链接https://www.sekorm.com/news/50585596.html。

2018-11-16 - 技术问答

【产品】SPDA992-05受光二极管阵列，COB封装，拥有10个面积不同的硅光电池，适用于多种伺服电机、工业编码器

KODENSHI的SPDA992-05是一款受光二极管阵列（硅光电池阵列），敏感度高，响应时间短。SPDA992-05拥有10个面积不同的硅光电池，10个引脚输出，可组合应用满足不同客户需要。SPDA992-05使用的是COB（chip on board）封装，结构紧凑，体积小，可在多种伺服电机或工业编码器上使用。

2020-06-29 - 新产品代理服务技术支持采购服务

【选型】如何为工业伺服控制选择一款合适的光电编码器？

Kodenshi光电编码器包含增量式编码器和绝对值编码器，并且可以定制化光电池，提供全套的LED光源，具有优质的性能和超高的性价比。

2017-12-05 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

KODENSHI（可天士）PICA4334M 光电编码器数据手册

本资料介绍了Optocal Encoder PICA4334M光学编码器的技术规格和应用。该编码器具有三个输出通道（N、M、S），提供模拟和数字输出，适用于机器人和高精度位移检测。

KODENSHI - 光学编码,光电编码器,OPTOCAL ENCODE,PICA4334M,机器人,HIGH-PRECISION DISPLACEMENT MEASUREMENT SENSOR,高精度位移测量传感器,ROBOTS

2017年1月25日 - 数据手册代理服务技术支持采购服务

【产品】COB封装受光二极管阵列SPN-S6DN2，适用于制作各类工业编码器和伺服电机

KODENSHI SPN-S6DN2是一款受光二极管阵列，可接收LED的光信号，转换并放大成电信号发送给信号处理单元。受光二极管阵列结构将狭缝与光电池的功能合二为一, 使光的二次衍射变为一次衍射, 以提高信号质量。敏感度高，响应时间短。SPN-S6DN2使用的是COB（chip on board）封装，可使用SMT进行贴片。适用于制作各类工业编码器和伺服电机。

2020-06-02 - 新产品代理服务技术支持采购服务