編碼器是一種可以測量位移的機電設備。編碼器原理通俗說它是一種數字位移傳感器，由機械元件和傳感頭組成，一般分為光學和磁感應類型。機械元件可以是具有沉積或雕刻圖案的圓盤（用于旋轉型編碼器）或尺子（用于線性型編碼器）。傳感頭包括一個光源 (LED) 和一個光傳感器（光電探測器），用于讀取生成的代碼（編碼器輸出）。

光學編碼器原理，通常由旋轉和固定電子電路組成。轉子通常是安裝在編碼器軸上的金屬材質、玻璃材質或塑料材質的圓盤。該盤具有某種光學圖案，通過電子解碼產生位置信息。絕對光學編碼器中的轉子盤使用以格雷碼圖案排列的不透明和透明段。定子具有相應的成對的 LED 和光電晶體管，LED 光通過轉子盤的透明部分照射并被另一側的光電晶體管接收。在電子信號被放大和轉換后，就可以用來確定他的位置。

廣泛使用的分類是指運動的類型（線性或旋轉）。在這兩種情況下，它們可以是增量的、半絕對的或絕對的，通過簡單地計算脈沖來獲得增量信息。所以，它取決于先前的狀態和轉換的值。它的大缺點在于需要定義零點開始的位置：如果突然斷電的情況下，此信息都會丟失。相比之下，在絕對值編碼器中，每個位置都使用唯一的正確參考代碼，如下圖，對應于各種軌道中的獨特位模式。因此，位置始終是已知的，如果系統斷電或關閉，則無需定義參考。

這種僅具有傳感頭的編碼器原理解決方案無法識別盤的旋轉方向。為了解決這個問題，使用了另一個光學傳感頭，其輸出信號與第一個偏移了 90°；換言之，光學傳感頭信號是正交的。這種布局產生兩個正交方波，每個對應一個傳感頭（通道 A 和 B），如下圖所示。

因此，可以通過邏輯值 0 和 1 對出現的順序來檢測方向。也就是說，如果在 01 之后收到 11，則表示向右移動，而收到 00 將表示向左移動。但是，這不是唯一可用的優勢，從圖 4 中綠線分隔的二進制對序列可以看出。只有一個光學傳感頭，每個周期只有一個脈沖，但如果有兩個光學頭，一個周期將對應四個脈沖。圖 4 顯示了兩個相關通道（A 和 B）的輸出，有助于理解一個通道（A 或 B）的每個周期的四個脈沖的出現，以及通過組合兩個波形成的邏輯電平。隨著狀態從 00 到 01 等的每一次變化，新的組合都會引起計數操作的另一個步驟。

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