分类接触式编码器(结构、工作原理、提高精度的途径)光电...883

光电编码器分类和选择光电编码器分类和选择编码器Encoder为传感器(Sensor)类的一种，主要用来侦测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，除了应用在产业机械外，许多的马达控制如伺服马达、BLDC伺服马达均需配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出所以应用范围相当广泛。

根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。

根据其刻度方法及信号输出形式，分为增量式编码器和绝对式编码器。

光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移—数字变换的，从50年代开始应用于机床和计算仪器，因其结构简单、计量精度高、寿命长等优点，在国内外受到重视和推广，在精密定位、速度、长度、加速度、振动等方面得到广泛的应用。

a.增量式编码器特点：增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。

编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。

需要提高分辨率时，可利用 90 度相位差的 A、B 两路信号进行倍频或更换高分辨率编码器。

b. 绝对式编码器特点绝对式编码器有与位置相对应的代码输出，通常为二进制码或 BCD 码。

从代码数大小的变化可以判别正反方向和位移所处的位置，绝对零位代码还可以用于停电位置记忆。

绝对式编码器的测量范围常规为0—360 度。

增量型旋转编码器轴的每圈转动，增量型编码器提供一定数量的脉冲。

周期性的测量或者单位时间内的脉冲计数可以用来测量移动的速度。

如果在一个参考点后面脉冲数被累加，计算值就代表了转动角度或行程的参数。

双通道编码器输出脉冲之间相差为90º。

能使接收脉冲的电子设备接收轴的旋转感应信号，因此可用来实现双向的定位控制；另外，三通道增量型旋转编码器每一圈产生一个称之为零位信号的脉冲。

增量型绝对值旋转编码器绝对值编码器为每一个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值。

特别是在定位控制应用中，绝对值编码器减轻了电子接收设备的计算任务，从而省去了复杂的和昂贵的输入装置：而且，当机器合上电源或电源故障后再接通电源，不需要回到位置参考点，就可利用当前的位置值。

编码器工作原理编码器是一种常见的电子设备，用于将物理量转换成数字信号或者编码形式，以便于处理和传输。

它在许多领域中都有广泛的应用，例如工业自动化、通信系统、机器人技术等。

本文将详细介绍编码器的工作原理。

一、编码器的基本原理编码器的基本原理是通过测量和转换输入物理量来生成相应的输出编码。

常见的编码器有旋转编码器和线性编码器两种。

1. 旋转编码器旋转编码器主要用于测量旋转角度或者位置。

它通常由一个旋转轴和一个带有刻度的圆盘组成。

当旋转轴转动时，圆盘上的刻度会与一个传感器进行接触或者挨近，从而生成相应的输出信号。

旋转编码器可以分为增量式编码器和绝对式编码器两种类型。

- 增量式编码器：增量式编码器通过测量旋转轴的角度变化来生成脉冲信号。

它通常由一个光电传感器和一个光栅刻度组成。

当旋转轴旋转时，光栅刻度会使光线在光电传感器上产生脉冲变化，从而生成输出信号。

增量式编码器可以提供角度变化的方向和速度信息。

- 绝对式编码器：绝对式编码器可以直接测量旋转轴的绝对位置。

它通常由一个光电传感器和一个二进制码盘组成。

二进制码盘上的光栅刻度会使光线在光电传感器上产生特定的脉冲组合，从而生成输出信号。

绝对式编码器可以提供旋转轴的精确位置信息。

2. 线性编码器线性编码器主要用于测量直线位移或者位置。

它通常由一个测量尺和一个传感器组成。

当测量尺挪移时，传感器会测量到相应的位移并生成输出信号。

线性编码器可以分为增量式编码器和绝对式编码器两种类型。

- 增量式编码器：增量式线性编码器通过测量测量尺的位移变化来生成脉冲信号。

它通常由一个光电传感器和一个光栅尺组成。

当测量尺挪移时，光栅尺上的光栅刻度会使光线在光电传感器上产生脉冲变化，从而生成输出信号。

增量式线性编码器可以提供位移变化的方向和速度信息。

- 绝对式编码器：绝对式线性编码器可以直接测量测量尺的绝对位置。

它通常由一个光电传感器和一个二进制码尺组成。

二进制码尺上的光栅刻度会使光线在光电传感器上产生特定的脉冲组合，从而生成输出信号。

光电编码器工作原理光电编码器是一种用于测量角度、位置和速度的重要装置。

它通过将光、电信号转化为数字信号来实现对物体的测量。

本文将介绍光电编码器的工作原理及其应用。

1. 光电编码器的基本原理光电编码器由光电传感器和编码盘两部分组成。

光电传感器接收光信号，并将其转化为电信号；编码盘是一种有规律的图案，由光和暗交替排列而成。

当光线射到编码盘上时，光电传感器会感受到由光和暗交替引起的光信号变化，并将其转化为电信号。

根据编码盘图案的不同，光电编码器可分为增量式和绝对式两种类型。

2. 增量式光电编码器的工作原理增量式光电编码器的编码盘上通常有两个光栅，分别为A相和B相。

A相光栅上的光信号与B相光栅上的光信号具有一定相位差。

当光电传感器接收到A相和B相信号后，可以通过信号的变化来判断物体的运动方向和速度。

当物体顺时针转动时，A相和B相信号的触发顺序为A→B→A'→B'；当物体逆时针转动时，触发顺序为A'→B'→A→B。

通过记录触发信号的次数和顺序，可以测量出物体的角度和速度。

3. 绝对式光电编码器的工作原理绝对式光电编码器在编码盘上添加了位移码和同步码。

位移码用于测量物体的具体位置，而同步码用于确定当前位置的起点。

通过读取编码盘上的位移码和同步码，光电传感器可以准确地确定物体的角度、位置和速度。

绝对式光电编码器的精度高，但制造成本也较高。

4. 光电编码器的应用领域光电编码器广泛应用于机器人、数控机床、电子设备等领域。

在机器人领域，光电编码器可用于测量机器人关节的角度和位置，实现精确的运动控制。

在数控机床领域，光电编码器可用于控制工件的位置、速度和加速度，确保加工的精度和稳定性。

在电子设备领域，光电编码器可用于调节电机的转速和位置，实现设备的精准控制。

总结：光电编码器是一种重要的测量装置，通过将光、电信号转化为数字信号来实现对物体的测量。

根据编码盘的不同，光电编码器可分为增量式和绝对式两种类型。

编码器分类及原理生活中经常使用的电梯是如何精确的把人们送到指定楼层的？机床又是如何做到精确切割物料的？伺服电机又是如何保证旋转位置精度的？这一切都要归功于一种神器——编码器，可是编码器又是什么？他又是如何精确的测量电机位置的呢？今天就来聊一聊编码器。

一、什么是编码器编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。

他是工业中常用的电机定位设备，可以精确的测试电机的角位移和旋转位置。

图 1 编码器二、编码器分类按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。

绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

◆增量式增量式编码器通常有3个输出口，分别为A相、B相、Z相输出，A相与B相之间相互延迟1/4周期的脉冲输出，根据延迟关系可以区别正反转，而且通过取A相、B相的上升和下降沿可以进行2或4倍频；Z相为单圈脉冲，即每圈发出一个脉冲。

增量测量法的光栅由周期性栅条组成。

位置信息通过计算自某点开始的增量数（测量步距数）获得。

由于必须用绝对参考点确定位置值，因此圆光栅码盘还有一个参考点轨。

◆绝对式绝对式编码器就是对应一圈，每个基准的角度发出一个唯一与该角度对应二进制的数值，通过外部记圈器件可以进行多个位置的记录和测量。

编码器通电时就可立即得到位置值并随时供后续信号处理电子电路读取。

无需移动轴执行参考点回零操作。

绝对位置信息来自圆光栅码盘，它由一系列绝对码组成。

单独的增量刻轨信号通过细分生成位置值，同时也能生成供选用的增量信号。

单圈编码器的绝对位置值信息每转一圈重复一次。

多圈编码器也能区分每圈的位置值。

图 2 绝对式旋转编码器的圆盘光栅它们存着最大的区别：在增量编码器的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。

编码器分类1、按信号的原理分：增量式编码器、肯定式编码器、混合式编码器1）增量式编码器直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90，从而可便利地推断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。

它的优点是原理构造简洁，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰力量强，牢靠性高，适合于长距离传输。

其缺点是无法输出轴转动的肯定位置信息。

2）肯定式编码器利用自然二进制或循环二进制（格雷码）方式进行光电转换的。

肯定式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，肯定编码器可有若干编码，依据读出码盘上的编码，检测肯定位置。

编码的设计可采纳二进制码、循环码、二进制补码等。

它的特点是：（1）可以直接读出角度坐标的肯定值；（2）没有累积误差；（3）电源切除后位置信息不会丢失。

但是辨别率是由二进制的位数来打算的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。

3）混合式肯定值编码器它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有肯定信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。

肯定值编码器是一种直接编码和直接测量的检测装置。

它能指示肯定值位置，没有累积误差，电源切除后，位置信息不丢失。

常用的编码器有编码盘和编码尺，统称为码盘。

从编码器的使用记数来分类，有二进制编码、二进制循环码（葛莱码）、二-十进制码等编码器。

从结构原理分类，有接触式、光电式和电磁式等几种。

混合式肯定值编码器就是把增量制码与肯定制码同做在一块码盘上。

在圆盘的最外圈是高密度的增量条纹，中间有四个码道组成肯定式的四位葛莱码，每1/4同心圆被葛莱码分割成16个等分段。

该码盘的工作原理是三极记数：粗、中、精计数。

码盘转的转数由对“一转脉冲”的计数表示。

在一转以内的角度位置有葛莱码的4*16不同的数值表示。

每1/4圆葛莱码的细分有最外圆的增量码完成。

增量式光电编码器：测速，测转动方向，测移动角度、距离(相对)。

编码器分类及工作原理编码器是一种常用的电子设备，用于将模拟信号或数字信号转换为特定编码格式的信号，以便传输、存储或处理。

根据其分类和工作原理的不同，编码器可以分为以下几种类型：1. 数字编码器：数字编码器将模拟信号转换为数字信号，常见的数字编码器有模数转换器（ADC）和带通滤波器。

ADC将连续变化的模拟信号转换为数字形式，通常通过采样和量化来实现。

带通滤波器则用于从连续模拟信号中提取特定频段的信号。

2. 脉冲编码器：脉冲编码器将输入信号转换为脉冲序列。

它通常使用不同的脉冲宽度、脉冲间隔或脉冲位置来表示不同的输入信号。

常见的脉冲编码器有脉冲编码调制（PCM）和脉冲位置调制（PPM）等。

3. 压缩编码器：压缩编码器将输入信号进行压缩，以减少数据的存储空间或传输带宽。

压缩编码器使用各种算法和技术，如无损压缩和有损压缩，以实现高效的数据压缩。

4. 视频编码器：视频编码器是一种专门用于处理视频信号的编码器。

它将视频信号转换为数字格式，并使用特定的视频编码算法，如H.264、MPEG-2等，对视频数据进行压缩和编码。

5. 音频编码器：音频编码器将音频信号转换为数字格式，并使用特定的音频编码算法，如MP3、AAC等，对音频数据进行压缩和编码。

编码器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 信号采集：编码器通过传感器或输入接口采集输入信号，可以是模拟信号或数字信号。

2. 信号处理：采集到的信号经过预处理，如滤波、放大、抽样等，以满足编码器的要求。

3. 信号编码：编码器根据所采用的编码算法，将输入信号转换为特定的编码格式。

编码过程可以包括量化、编码表查找、差分编码等操作。

4. 编码输出：编码后的信号以数字形式输出，可以传输给其他设备、存储到介质中或进行进一步处理。

编码器在许多领域中广泛应用，如通信、音视频处理、数据存储和传输等。

它们通过将信号转换为特定的编码格式，提高了信号的传输效率、存储空间利用率和处理速度，对现代电子技术的发展起到了重要作用。

编码器的构成原理德国P+F单圈值编码器因此，当电源断开时，型编码器并不与实际的位置分别。

假如电源再次接通，那么位置读数仍是当前的，有效的；不像增量编码器那样，必须去找寻零位标记。

现在编码器的厂家生产的系列都很全，一般都是专用的，如电梯专用型编码器、机床专用编码器、伺服电机专用型编码器等，而且编码器都是智能型的，有各种并行接口可以与其它设备通讯。

编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。

前者成为码盘，后者称码尺．依照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采纳电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1"还是“0"；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采纳光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1"还是“0"。

此系统全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子上的图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。

接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变更，然后将光变更转换成相应的电变更。

一般地，旋转编码器也能得到一个速度信号，这个信号要反馈给变频器，从而调整变频器的输出数据。

德国P+F倍加福型编码器专业代理故障现象：1、旋转编码器坏（无输出）时，变频器不能正常工作，变得运行速度很慢，而且一会儿变频器保护，显示“PG断开"。

联合动作才略起作用。

要使电信号上升到较高电平，并产生没有任何干扰的方波脉冲，这就必须用电子电路来处置。

编码器pg接线与参数矢量变频器与编码器pg之间的连接方式，必须与编码器pg的型号相对应。

一般而言,编码器pg型号分差动输出、集电极开路输出和推挽输出三种，其信号的传递方式必须考虑到变频器pg卡的接口,因此选择合适的pg卡型号或者设置合理.编码器一般分为增量型与型，它们存着的区分：在增量编码器的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。

编码器的工作原理介绍一、光电编码器的工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。

这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。

光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。

由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。

此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号。

根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。

根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。

（一）增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90o，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。

它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。

其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

（二）绝对式编码器绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。

这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。

显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。

目前国内已有16位的绝对编码器产品。

绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。

绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。