編碼器工作原理

由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環形通、暗的刻線，

有光電發射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周潑為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。

由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩定性就要比玻璃的差一個數量級，塑料碼盤是經濟型的，其成本低，但精度、熱穩定性、壽命均要差一些。

分辨率—編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉分度5~10000線

主要作用：它是一種將旋轉位移轉換成一串數字脈沖信號的旋轉式傳感器，

這些脈沖能用來控制角位移，如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結合在一起，也可用于測量直線位移。

編碼器產生電信號后由數控制置CNC、可編程邏輯控制器PLC，控制系統等來處理。這些傳感器主要應用在下列方面：機床、材料加工、電動機反饋系統以及測量和控制設備。在ELTRA編碼器中角位移的轉換采用了光電掃描原理。讀數系統是基于徑向分度盤的旋轉，該分度由交替的透光窗口和不透光窗口構成的。此系統全部用一個紅外光源垂直照射，這樣光就把盤子上的圖像投射到接收器表面上，該接收器覆蓋著一層光柵，稱為準直儀，它具有和光盤相同的窗口。接收器的工作是感受光盤轉動所產生的光變化，然后將光變化轉換成相應的電變化。一般地，旋轉編碼器也能得到一個速度信號，這個信號要反饋給變頻器，從而調節變頻器的輸出數據。故障現象：1、旋轉編碼器壞（無輸出）時，變頻器不能正常工作，變得運行速度很慢，而且一會兒變頻器保護，顯示“PG斷開”...聯合動作才能起作用。要使電信號上升到較高電平，并產生沒有任何干擾的方波脈沖，這就必須用電子電路來處理。編碼器pg接線與參數矢量變頻器與編碼器pg之間的連接方式，必須與編碼器pg的型號相對應。一般而言，編碼器pg型號分差動輸出、集電極開路輸出和推挽輸出三種，其信號的傳遞方式必須考慮到變頻器pg卡的接口，因此選擇合適的pg卡型號或者設置合理.

編碼器一般分為增量型與型，它們存著大的區別：在增量編碼器的情況下，位置是從零位標記開始計算的脈沖數量確定的，而型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數確定的。在一圈里，每個位置的輸出代碼的讀數是獨立的；　因此，當電源斷開時，型編碼器并不與實際的位置分離。如果電源再次接通，那么位置讀數仍是當前的，有效的；　不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標記。

編碼器的廠家生產的系列都很全，一般都是的，如電梯型編碼器、機床編碼器、伺服電機型編碼器等，并且編碼器都是智能型的，有各種并行接口可以與其它設備通訊。

編碼器是把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。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，一電刷接觸導電區或絕緣區來表示代碼的狀態是“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，采用光敏元件時以透光區和不透光區來表示代碼的狀態是“1”還是“0”。

按照工作原理編碼器可分為增量式和式兩類。

增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。

旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈沖，通過計數設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電后，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產結果出現后才能知道。解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，將參考位置修正進計數設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

編碼器由機械位置決定的每個位置的*性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。

由于編碼器在定位方面明顯地優于增量式編碼器，

已經越來越多地應用于工控定位中。型編碼器因其高精度，輸出位數較多，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號必須確保連接很好，對于較復雜工況還要隔離，連接電纜芯數多，由此帶來諸多不便和降低可靠性，因此，編碼器在多位數輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國生產的型編碼器串行輸出常用的是SSI（同步串行輸出）。

多圈式編碼器。編碼器生產廠家運用鐘表齒輪機械的原理，當中心碼盤旋轉時，通過齒輪傳動另一組碼盤（或多組齒輪，多組碼盤），在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼，以擴大編碼器的測量范圍，這樣的編碼器就稱為多圈式編碼器，它同樣是由機械位置確定編碼，每個位置編碼獨立不重復，而無需記憶。多圈編碼器另一個優點是由于測量范圍大，實際使用往往富裕較多，這樣在安裝時不必要費勁找零點，將某一中間位置作為起始點就可以了，而大大簡化了安裝調試難度。多圈式編碼器在長度定位方面的優勢明顯，已經越來越多地應用于工控定位中。

信號輸出有正弦波（電流或電壓），方波(TTL、HTL)，

集電極開路(PNP、NPN)，推拉式多種形式，其中TTL為長線差分驅動（對稱A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設備接口應與編碼器對應。

信號連接—編碼器的脈沖信號一般連接計數器、PLC、計算機,PLC和計算機連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關頻率有低有高。

如單相聯接，用于單方向計數，單方向測速。

A.B兩相聯接，用于正反向計數、判斷正反向和測速。

A、B、Z三相聯接，用于帶參考位修正的位置測量。

A、A-,B、B-,Z、Z-連接，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場為0,衰減小，抗干擾較好，可傳輸較遠的距離。

對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米。

對于HTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達300米。

編碼器選型應注意三方面的參數：

1、械安裝尺寸：包括定位止口，軸徑，安裝孔位;電纜出線方式;安裝空間體積;工作環境防護等級是否滿足要求。

2、分辨率：即編碼器工作時每圈輸出的脈沖數，是否滿足設計使用精度要求。

3、電氣接口：編碼器輸出方式常見有推拉輸出(F型HTL格式)，電壓輸出(E)，集電極開路(C，常見C為NPN型管輸出，C2為PNP型管輸出)，長線驅動器輸出。其輸出方式應和其控制系統的接口電路相匹配。

光電編碼器優缺點

優點：體積小，精密，本身分辨度可以很高，無接觸無磨損;同一品種既可檢測角度位移，又可在機械轉換裝置幫助下檢測直線位移;多圈光電編碼器可以檢測相當長量程的直線位移(如25位多圈)。壽命長，安裝隨意，接口形式豐富，價格合理。成熟技術，多年前已在國內外得到廣泛應用。

缺點：精密但對戶外及惡劣環境下使用提出較高的保護要求；量測直線位移需依賴機械裝置轉換，需消除機械間隙帶來的誤差；檢測軌道運行物體難以克服滑差。

靜磁柵編碼器

優點：體積適中，直接測量直線位移，數字編碼，理論量程沒有限制；無接觸無磨損，抗惡劣環境，可水下1000米使用；接口形式豐富，量測方式多樣；價格尚能接受。

缺點：分辨度1mm不高；測量直線和角度要使用不同品種；不適于在精小處實施位移檢測（大于260毫米）。

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