編碼器（encoder）是將信號(hào)（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過程無關(guān)。

encoder 編碼器

編碼器分類

按碼盤的刻孔方式不同分類

增量型：就是每轉(zhuǎn)過單位的角度就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)(也有發(fā)正余弦信號(hào)，然后對(duì)其進(jìn)行細(xì)分，斬波出頻率更高的脈沖)，通常為 A 相、B 相、Z 相輸出，A 相、B 相為相互延遲 1/4 周期的脈沖輸出，根據(jù)延遲關(guān)系可以區(qū)別正反轉(zhuǎn)，而且通過取 A 相、B 相的上升和下降沿可以進(jìn)行 2 或 4 倍頻；Z 相為單圈脈沖，即每圈發(fā)出一個(gè)脈沖。

絕對(duì)值型：就是對(duì)應(yīng)一圈，每個(gè)基準(zhǔn)的角度發(fā)出一個(gè)唯一與該角度對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的數(shù)值，通過外部記圈器件可以進(jìn)行多個(gè)位置的記錄和測(cè)量。

按信號(hào)的輸出類型分為：電壓輸出、集電極開路輸出、推拉互補(bǔ)輸出和長線驅(qū)動(dòng)輸出。

以編碼器機(jī)械安裝形式分類

有軸型：有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。

軸套型：軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。

以編碼器工作原理可分為：光電式、磁電式和觸點(diǎn)電刷式。

編碼器組成部分

1.機(jī)械接口

機(jī)械接口包含所有允許編碼器耦合到機(jī)器或應(yīng)用設(shè)備的組件，包括：軸，連接在旋轉(zhuǎn)的機(jī)器軸上，按照固定方式設(shè)計(jì)：實(shí)心或孔軸；法蘭，將編碼器固定并調(diào)整到其支架上的法蘭；外殼，包含并保護(hù)磁盤和電子元件；

2.碼輪（或磁性致動(dòng)器或線性刻度）

編碼器碼輪（或盤）定義了脈沖的傳輸碼；它由一個(gè)由塑料、玻璃或金屬材料制成的支撐物組成，支撐物上刻有透明或不透明部分交替形成的圖案。在線性尺度上，用靜止不透明條代替這一圖案。采用磁感測(cè)時(shí)，用磁路（南北）模式代替碼輪或線性標(biāo)度。

3.光電接收器（或磁傳感器）

光電接收器時(shí)由一組傳感器（光電二極管或光電晶體管）制成的，這些傳感器由紅外光源照亮。在接收器和 LED 之間由一個(gè)刻度碼輪。光將磁盤像投射到接收器表面，接收器表面被一種稱為刻線的光柵覆蓋，具有相同的磁盤臺(tái)階接收器將發(fā)生的由圓盤移動(dòng)引起的光變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電變化。

磁編碼器系統(tǒng)是由帶磁鐵的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器和磁傳感器將磁場(chǎng)變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)制成的。

4.電氣接口

電子接口時(shí)編碼器向接收器傳輸數(shù)據(jù)的方式。電信號(hào)（可以時(shí)數(shù)字的或模擬的）通過編碼器電纜傳輸?shù)揭粋�(gè)智能設(shè)備，如接口板，PLC 等。

文章目錄

• 編碼器介紹
• 1.什么是編碼器
• 2.增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器
• • • • • 1）增量式編碼器
        • 2）絕對(duì)式編碼器
        • 3）混合式絕對(duì)式編碼器
• 3.編碼器基本參數(shù)
• 4.補(bǔ)充
• 參考資料

1.什么是編碼器

編碼器本質(zhì)是一種傳感器，用來測(cè)量機(jī)械旋轉(zhuǎn)或位移。編碼器能夠測(cè)量機(jī)械部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移位置或速度等信息，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 編碼器發(fā)送反饋信號(hào)，可用于確定位置，計(jì)數(shù)，速度或方向。

編碼器可以根據(jù)不同的方式分出很多種類型。例如根據(jù)檢測(cè)原理，可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式；根據(jù)內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式，可分為線性編碼器和旋轉(zhuǎn)編碼器；根據(jù)其刻度實(shí)現(xiàn)方法及信號(hào)輸出形式，又可分為增量式、絕對(duì)式以及混合式三種；按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種。

2.增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器

兩種編碼器總體結(jié)構(gòu)上比較類似，都是由碼盤、檢測(cè)裝置和放大整形電路構(gòu)成，但是具體的碼盤結(jié)構(gòu)和輸出信號(hào)含義不同。編碼器可以產(chǎn)生增量或絕對(duì)信號(hào)，增量信號(hào)不表示特定位置，只表示位置已更改。

1）增量式編碼器

增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。

增量式編碼器都有 A、B 兩通道信號(hào)輸出，這是因?yàn)樵隽渴骄幋a器的碼盤上有錯(cuò)開一定角度的兩圈線槽，這個(gè)角度會(huì)使得光電檢測(cè)裝置輸出的兩相信號(hào)相差 1/4 周期 (90°)。碼盤的具體工作方式如下圖所示。當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)圈和外圈的線槽會(huì)依次透過光線，光電檢測(cè)裝置檢測(cè)到光線通斷的變化，就會(huì)相應(yīng)的輸出脈沖信號(hào)，因?yàn)閮?nèi)外圈遮光和透光時(shí)候存在時(shí)間差，所以也就有了 A、B 兩通道信號(hào)的相位差。
通過A、B相正交輸出可以區(qū)分輪子的正反轉(zhuǎn)，通過正交解碼可以判斷出電機(jī)在正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。
 
 

2）絕對(duì)式編碼器

絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過程無關(guān)，在接收設(shè)備斷電重啟后絕對(duì)式編碼器無需尋找參考零點(diǎn)。
一個(gè)絕對(duì)式編碼器有 N 條碼道，它就能輸出 N 位二進(jìn)制數(shù)。這些二進(jìn)制數(shù)與轉(zhuǎn)軸的機(jī)械位置是固定的，和編碼器外部因素?zé)o關(guān)，所以叫做絕對(duì)式編碼器。
絕對(duì)編碼器每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)不同的碼，這意味著絕對(duì)編碼器既提供位置已改變的指示，也提供編碼器絕對(duì)位置的指示。

下圖是一個(gè)簡化版的絕對(duì)式編碼器碼盤
 

3）混合式絕對(duì)式編碼器

混合式絕對(duì)式編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測(cè)磁極位置，帶有絕對(duì)信息功能；另一組則和增量式編碼器的輸出信息完全相同。

3.編碼器基本參數(shù)

4.補(bǔ)充

同時(shí)有的編碼器還有一個(gè)Z相信號(hào)，即編碼器機(jī)械零位信號(hào)，每當(dāng)編碼器轉(zhuǎn)到機(jī)械零位，Z相輸出一個(gè)脈沖，可用于矯正脈沖長時(shí)間的積分誤差。