什么是編碼器？

電機運(yun)行(xing)過程中，實(shi)時監測電流、轉速、轉軸的圓周方向(xiang)相對位置等(deng)參數，確(que)定電機本(ben)體及(ji)被拖動設(she)備狀態，進一(yi)步地(di)實(shi)時控制(zhi)電機和設(she)備的運(yun)行(xing)狀況，從(cong)而(er)實(shi)現伺服、調速等(deng)許(xu)多特(te)定功能。

這(zhe)里，應(ying)用編碼器作為前(qian)端測量元件，不(bu)僅大(da)(da)大(da)(da)簡化(hua)了(le)測量系統(tong)，而且精密、可靠、功能強大(da)(da)。

編碼器(qi)是一種(zhong)將旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)部(bu)件位(wei)(wei)(wei)置、位(wei)(wei)(wei)移(yi)物理(li)量轉(zhuan)換成一串數字脈(mo)沖信號的(de)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)式傳感(gan)器(qi)，這些(xie)脈(mo)沖信號被控制系統采集、處理(li)，發(fa)出一系列(lie)指(zhi)令(ling)，調整改變設備(bei)的(de)運行狀態。如果編碼器(qi)與齒(chi)輪條(tiao)或(huo)螺旋(xuan)(xuan)絲杠結合在一起，也可用于測量直(zhi)線運動部(bu)件的(de)位(wei)(wei)(wei)置、位(wei)(wei)(wei)移(yi)物理(li)量。

編碼器

編碼器分類

編碼器基本分類

編(bian)碼(ma)器是一個機械(xie)與(yu)電子緊密(mi)結合(he)的精密(mi)測量器件，將信(xin)號或數(shu)據(ju)進行編(bian)碼(ma)、轉換，用以通(tong)訊、傳輸和存儲的信(xin)號數(shu)據(ju)。按照不同(tong)的特征，編(bian)碼(ma)器分(fen)類情況如下：

● 碼盤(pan)和碼尺：直線位移轉(zhuan)換成(cheng)電信(xin)號的(de)編碼器稱為碼尺，角位移轉(zhuan)換成(cheng)電信(xin)的(de)為碼盤(pan)。

● 絕對值型編(bian)碼器：以角度(du)增(zeng)量(liang)的(de)(de)方式提供位(wei)置(zhi)、角度(du)和圈數等信(xin)息，每個(ge)角度(du)增(zeng)量(liang)賦予唯一的(de)(de)編(bian)碼。

●混合式絕(jue)(jue)對(dui)值(zhi)編碼(ma)器(qi)：混合式絕(jue)(jue)對(dui)值(zhi)編碼(ma)器(qi)輸出兩組信(xin)(xin)(xin)息：一組信(xin)(xin)(xin)息用(yong)于檢測(ce)磁極位置，帶有絕(jue)(jue)對(dui)信(xin)(xin)(xin)息功能；另一組則完全同增(zeng)量式編碼(ma)器(qi)的輸出信(xin)(xin)(xin)息。

電機常用的編碼器

●增量型編碼器

直接(jie)利用光電轉(zhuan)(zhuan)換原理輸出(chu)三(san)組(zu)方波脈沖(chong)A、B和Z相。A、B兩組(zu)脈沖(chong)相位(wei)(wei)差(cha)90o，可方便地判斷出(chu)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)方向；Z相每轉(zhuan)(zhuan)一個脈沖(chong)，用于(yu)基(ji)準點定位(wei)(wei)。其優(you)點：原理構造簡單，機械平均壽命(ming)可在幾萬(wan)小時以上，抗干(gan)擾能力強，可靠(kao)性高，適合(he)于(yu)長距離(li)傳輸。缺(que)點：無法輸出(chu)軸轉(zhuan)(zhuan)動的(de)絕對位(wei)(wei)置信息。

●絕對值型編碼器

直接輸(shu)出數(shu)字量的(de)(de)(de)傳(chuan)感器，傳(chuan)感器圓形(xing)碼(ma)盤(pan)(pan)(pan)上(shang)(shang)沿(yan)徑向有若(ruo)干同心碼(ma)道(dao)，每(mei)條道(dao)上(shang)(shang)由(you)透光(guang)和不透光(guang)的(de)(de)(de)扇形(xing)區相(xiang)(xiang)間(jian)組成，相(xiang)(xiang)鄰碼(ma)道(dao)的(de)(de)(de)扇區數(shu)目是雙倍(bei)關系(xi)，碼(ma)盤(pan)(pan)(pan)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)碼(ma)道(dao)數(shu)就是它的(de)(de)(de)二進制數(shu)碼(ma)的(de)(de)(de)位(wei)數(shu)，在碼(ma)盤(pan)(pan)(pan)的(de)(de)(de)一(yi)側是光(guang)源，另一(yi)側對應每(mei)一(yi)碼(ma)道(dao)有一(yi)光(guang)敏元件(jian)；當碼(ma)盤(pan)(pan)(pan)處于不同位(wei)置時(shi)，各光(guang)敏元件(jian)根據受(shou)光(guang)照與否(fou)轉換出相(xiang)(xiang)應的(de)(de)(de)電平信號，形(xing)成二進制數(shu)。

這種編(bian)碼(ma)(ma)器(qi)的(de)(de)(de)特(te)點是(shi)不要計數(shu)器(qi)，在轉軸的(de)(de)(de)任意位(wei)(wei)(wei)置(zhi)都可(ke)讀出一個固定的(de)(de)(de)與位(wei)(wei)(wei)置(zhi)相(xiang)對(dui)應的(de)(de)(de)數(shu)字碼(ma)(ma)。顯然，碼(ma)(ma)道(dao)越多，分辨率(lv)就(jiu)越高，對(dui)于一個具有(you) N位(wei)(wei)(wei)二(er)進制分辨率(lv)的(de)(de)(de)編(bian)碼(ma)(ma)器(qi)，其碼(ma)(ma)盤必須有(you)N條碼(ma)(ma)道(dao)。目前國內已(yi)有(you)16位(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)絕(jue)對(dui)編(bian)碼(ma)(ma)器(qi)產品。

編碼器工作原理

由一個中(zhong)心有(you)軸(zhou)的光電碼盤，其上(shang)有(you)環形(xing)通、暗的刻線，有(you)光電發(fa)射和接(jie)收器件讀取，獲(huo)得四組(zu)正(zheng)(zheng)弦(xian)波信(xin)號(hao)組(zu)合成A、B、C、D,每個正(zheng)(zheng)弦(xian)波相差(cha)90度相位(wei)(wei)差(cha)（相對于一個周波為360度），將C、D信(xin)號(hao)反向，疊加在A、B兩相上(shang)，可增強穩(wen)定(ding)信(xin)號(hao)；另每轉輸出(chu)一個Z相脈沖以代表零位(wei)(wei)參考位(wei)(wei)。

編碼器結構

由(you)于A、B兩相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)差90度，可(ke)通過比較A相(xiang)(xiang)在(zai)前還是B相(xiang)(xiang)在(zai)前，以判別編碼(ma)器(qi)(qi)的(de)正(zheng)轉與(yu)反轉，通過零位(wei)(wei)脈沖(chong)，可(ke)獲得(de)編碼(ma)器(qi)(qi)的(de)零位(wei)(wei)參考位(wei)(wei)。

編碼(ma)(ma)器碼(ma)(ma)盤的材料有(you)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)、金屬(shu)、塑(su)料，玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)碼(ma)(ma)盤是在玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)上沉積(ji)很(hen)薄(bo)的刻線，其(qi)熱(re)穩(wen)定(ding)性(xing)好，精(jing)度(du)高，金屬(shu)碼(ma)(ma)盤直接(jie)以通(tong)(tong)和不通(tong)(tong)刻線，不易碎，但由于金屬(shu)有(you)一(yi)(yi)定(ding)的厚度(du)，精(jing)度(du)就有(you)限制，其(qi)熱(re)穩(wen)定(ding)性(xing)就要比(bi)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)的差一(yi)(yi)個(ge)數(shu)量級，塑(su)料碼(ma)(ma)盤是經(jing)濟型的，其(qi)成(cheng)本低，但精(jing)度(du)、熱(re)穩(wen)定(ding)性(xing)、壽命均要差一(yi)(yi)些。

分(fen)辨率(lv)—編碼器以每(mei)旋轉360度(du)(du)提供多(duo)少(shao)的通或(huo)(huo)暗刻線(xian)稱為分(fen)辨率(lv)，也稱解(jie)析分(fen)度(du)(du)、或(huo)(huo)直接稱多(duo)少(shao)線(xian)，一般(ban)在(zai)每(mei)轉分(fen)度(du)(du)5~10000線(xian)。

編碼器

位置(zhi)測量及(ji)反饋控制(zhi)原理

在(zai)電(dian)(dian)梯、機床、材料(liao)加工、電(dian)(dian)動機反(fan)饋(kui)系統以(yi)及測量和控制設備中(zhong)，編碼器占(zhan)領著極其重(zhong)要的(de)(de)地位。編碼器運(yun)用光柵(zha)和紅(hong)外光源(yuan)通過接收器將光信(xin)(xin)號轉換(huan)成TTL（HTL）的(de)(de)電(dian)(dian)信(xin)(xin)號，通過對TTL電(dian)(dian)平(ping)頻率和高(gao)電(dian)(dian)平(ping)個數的(de)(de)分析，直(zhi)觀地反(fan)映出電(dian)(dian)機的(de)(de)旋(xuan)轉角度和旋(xuan)轉位置。

由于角度和(he)位置都(dou)可以(yi)精確的(de)測量，所以(yi)可以(yi)將編碼(ma)器和(he)變頻器組成閉環控制系統，將控制更加(jia)精確化，這也是為什(shen)么電梯、機床等能這么精確使用的(de)原因所在。

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