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)，前者成為碼盤，后者稱碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”，通過(guò)“1”和“0”的二進(jìn)制編碼來(lái)將采集來(lái)的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼可讀取的電信號(hào)用以通訊、傳輸和儲(chǔ)存。?
旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（REP）。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。?
線性編碼器同樣使用磁柵編碼陣列和霍爾編碼陣列協(xié)調(diào)工作，線性編碼器的霍爾編碼陣列叫作“閱讀器”，?磁柵編碼陣列叫作“感應(yīng)標(biāo)尺”。但是線性編碼器采用的霍爾元件是線性霍爾，當(dāng)霍爾元件保持一定間隙沿磁柵軸線表面移動(dòng)時(shí)，線性霍爾感測(cè)出類似正弦波信號(hào)的位移量信息。信號(hào)分割器重分正弦波微電流信號(hào)，可以得到精度非常高的位置信息。理論上講，只要信號(hào)分割器分割的足夠細(xì)，系統(tǒng)的分辨率可以非常高。在實(shí)際工況下，由于雜散磁場(chǎng)、電磁干擾等因素影響，系統(tǒng)分辨率只能達(dá)到0.17毫米的水平。由于霍爾編碼陣列元件工作在線性狀態(tài)，系統(tǒng)受外界溫度、濕度、雜散磁場(chǎng)、電磁干擾等因素的影響比較大。
僅有一路脈沖輸出的編碼器不能確定旋轉(zhuǎn)的角度，所以用處不大。如果使用兩路碼道，其扇區(qū)之間的相位差為90度（如圖2所示），那么通過(guò)該正交編碼器的兩路輸出通道就可以確定位置和旋轉(zhuǎn)的方向兩個(gè)信息。例如，如果通道A相位超前，碼盤就以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。如果通道B相位超前，那么碼盤就是以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因此，通過(guò)監(jiān)控脈沖的數(shù)目和信號(hào)A、B之間的相對(duì)相位信息，就可以同時(shí)獲得旋轉(zhuǎn)的位置和方向信息。
除此之外，有些正交編碼器還包含被稱為零信號(hào)或者參考信號(hào)的第三個(gè)輸出通道。這個(gè)通道每旋轉(zhuǎn)一圈輸出一個(gè)單脈沖。你可以使用這個(gè)單脈沖來(lái)精確計(jì)算某個(gè)參考位置。在絕大多數(shù)編碼器中，這個(gè)信號(hào)稱為Z軸或者索引。
編碼器原理和位置測(cè)量
嚴(yán)格來(lái)講，編碼器只會(huì)告訴你改如何定位，要如何執(zhí)行，是需要靠數(shù)控系統(tǒng)（或者plc之類控制器）控制伺服或者步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的，編碼器好比人的眼睛，知道電機(jī)軸或者負(fù)載處于當(dāng)前某個(gè)位置，工業(yè)上用的一般是光電類型編碼器，下邊簡(jiǎn)單說(shuō)明一下。
簡(jiǎn)單說(shuō)下編碼原理和位置測(cè)量
光電編碼器是在一個(gè)很薄很輕的圓盤子上，通過(guò)緊密儀器來(lái)腐蝕雕刻了很多條細(xì)小的縫，相當(dāng)于把一個(gè)360度，細(xì)分成很多等分，比如成1024組，這樣每組之間的角度差是360/1024度=0.3515625度。
然后有個(gè)精密的發(fā)光源，安裝在碼盤的一面，碼盤的另外一面，會(huì)有個(gè)接收器之類的，使用了光敏電阻這些元件加放大和整形電路組成，這樣碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候，有縫隙的地方會(huì)透光過(guò)去，接收器會(huì)瞬間收到光脈沖，經(jīng)過(guò)電路處理后，輸出一個(gè)電脈沖信號(hào)，這樣碼盤旋轉(zhuǎn)了一周，會(huì)對(duì)應(yīng)輸出1024個(gè)脈沖，第一個(gè)脈沖位置如果是0，第二個(gè)脈沖位置就是0.3515625°，第三個(gè)脈沖位置是0.3515625°*2，以此類推，這樣只要有儀器能讀到脈沖個(gè)數(shù)，就可以知道碼盤對(duì)應(yīng)在什么位置了，如果把編碼器安裝到電機(jī)的軸上，電機(jī)軸和碼盤是剛性連接，兩者的位置關(guān)系會(huì)一一對(duì)應(yīng)，通過(guò)讀編碼器脈沖，就可以知道電機(jī)的軸位置。
而電機(jī)軸，比如會(huì)通過(guò)同步帶，齒輪，鏈條等帶動(dòng)一些負(fù)載，比如控制絲桿，這樣會(huì)有個(gè)所謂電子齒輪比的關(guān)系，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，絲桿會(huì)前進(jìn)多少毫米，這樣讀到了對(duì)應(yīng)編碼器上輸出多少給脈沖，通過(guò)脈沖數(shù)就可以反推出當(dāng)前絲桿的位置。
但是編碼器是圓的，如果無(wú)限制旋轉(zhuǎn)下去，角度會(huì)無(wú)窮大，所以設(shè)計(jì)了一種增量型的編碼器，轉(zhuǎn)一圈，會(huì)輸出三組信號(hào)ABZ，其中AB是一樣的脈沖，比如上邊說(shuō)的一圈有1024個(gè)脈沖，AB相脈沖對(duì)應(yīng)一圈內(nèi)的圓周角度，https://www.diangon.com/版權(quán)所有！而且兩種脈沖是處于正交狀態(tài)的，如果是正反轉(zhuǎn)，通過(guò)判斷AB相脈沖的上升沿和下降沿的先后順序，就可以知道編碼器當(dāng)前是順時(shí)針還是逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的，
另外有個(gè)Z相脈沖，是因?yàn)閳A周雖然會(huì)不停轉(zhuǎn)下去，角度會(huì)無(wú)窮無(wú)盡，但是都是一周一周的重復(fù)而已，零相脈沖固定在圓周某個(gè)位置，編碼器每轉(zhuǎn)一圈，只輸出一個(gè)零相脈沖，這樣如果以Z相脈沖為基準(zhǔn)點(diǎn)，這樣每次讀到這個(gè)脈沖時(shí)候，系統(tǒng)就清零一次，就可以讓角度最大值控制在360°以內(nèi)，相當(dāng)于一個(gè)零基準(zhǔn)點(diǎn)了。
這樣即使系統(tǒng)斷掉了，重新上電，只要能找到這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，就可以知道絲桿的初始位置在什么地方了。
以上這種定位叫增量坐標(biāo)系，所以編碼器就是增量型編碼器，應(yīng)用比較廣泛，因?yàn)殪`活而且價(jià)格便宜。
如果只設(shè)備只需要轉(zhuǎn)一圈的，也就是角度在360°內(nèi)的，編碼器可以細(xì)分精密一點(diǎn)，比如有13位，相當(dāng)于2^13次方個(gè)脈沖一圈，對(duì)應(yīng)著360°，這種脈沖數(shù)和角度一一對(duì)應(yīng)，不怕系統(tǒng)斷電需要重新調(diào)整零位，這種編碼器叫單圈絕對(duì)值編碼器。如果負(fù)載需要轉(zhuǎn)多圈的，但是這個(gè)圈數(shù)也不能非常多，比如5圈，相當(dāng)于5*360°=1800°，這樣脈沖和1800°一一對(duì)應(yīng)，這些在一些高檔的數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用比較多，可以知道絲桿或者一些旋轉(zhuǎn)工作的當(dāng)前精密位置，而且不用擔(dān)心系統(tǒng)斷電歸零問(wèn)題。
此外，編碼器還有磁電方式的，比如在碼盤上加工了很多個(gè)南北間隔的小磁鐵，通過(guò)霍爾去讀小磁鐵信號(hào)，輸出信號(hào)，同樣經(jīng)過(guò)放大和整形變成了電脈沖，這點(diǎn)和光電編碼器是類似的，而且價(jià)格會(huì)便宜點(diǎn)，可靠性會(huì)高，但是精度就比光電要差點(diǎn)。