編碼器

編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數(shù)據(jù)進行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備。 編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號，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．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(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，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是"1”還是"0”，通過"1”和“0”的二進制編碼來將采集來的物理信號轉(zhuǎn)換為機器碼可讀取的電信號用以通訊、傳輸和儲存。

編碼器，其特點是：

1、信息化：除了定位，控制室還可知道其具體位置；

2、柔性化：定位可以在控制室柔性調(diào)整；

3、安裝方便和安全、使用壽命長。

一個旋轉(zhuǎn)編碼器，可以測量從幾個微米到幾十幾百米的距離。多個工位，只要選用一個旋轉(zhuǎn)編碼器，就可以避免使用多各接近開關(guān)、光電開關(guān)，解決現(xiàn)場機械安裝麻煩，容易被撞壞和遭高溫、水氣困擾等問題。

由于是光電碼盤，無機械損耗，只要安裝位置準確，其使用壽命往往很長。

4、多功能化：除了定位，還可以遠傳當前位置，換算運動速度，對于變頻器，步進電機等的應用尤為重要。

5、經(jīng)濟化：對于多個控制工位，只需一個旋轉(zhuǎn)編碼器，安裝、維護、損耗成本降低，使用壽命增長。

鑒于以上優(yōu)點，旋轉(zhuǎn)編碼器已經(jīng)越來越廣泛地被應用于各種工控場合。

編碼器（encoder）是將物理信號編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號的一種設(shè)備。應用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測元件。

編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號的一種裝置。前者成為碼盤，后者稱碼尺。

旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置。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)（幾十個到幾千個都有），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)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。

增量型編碼器 (旋轉(zhuǎn)型) 工作原理:

由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)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（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)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(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，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(wěn)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(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量*，塑料碼盤是經(jīng)濟型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。

分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)分度5~10000線。

信號輸出:

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(qū)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(shè)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(shù)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(guān)頻率有低有高。

如單相聯(lián)接，用于單方向計數(shù)，單方向測速。

A.B兩相聯(lián)接，用于正反向計數(shù)、判斷正反向和測速。

A、B、Z三相聯(lián)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*佳，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。

1、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(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(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，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”。

2、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(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)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(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。

旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖，通過計數(shù)設(shè)備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數(shù)設(shè)備的內(nèi)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(shù)設(shè)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(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。

解決的方法是增加參考點，編碼器每經(jīng)過參考點，將參考位置修正進計數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點以前，是不能*保*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。

比如，打印機掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點，然后才工作。

這樣的方法對有些工控項目比較麻煩，甚至不允許開機找零（開機后就要知道準確位置），于是就有了**編碼器的出現(xiàn)。

**型旋轉(zhuǎn)光電編碼器，因其每一個位置**唯*、抗干擾、無需掉電記憶，已經(jīng)越來越廣泛地應用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長度測量和定位控制。

**編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。。。。。。編排，這樣，在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯*的2進制編碼（格雷碼），這就稱為n位**編碼器。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唯*性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數(shù)，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(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。

由于**編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)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(shù)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(shù)多，由此帶來諸多不便和降低可靠性，因此，**編碼器在多位數(shù)輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國生產(chǎn)的**型編碼器串行輸出*常用的是SSI（同步串行輸出）。

3、單圈**式編碼器和多圈**式編碼器

旋轉(zhuǎn)單圈**式編碼器，以轉(zhuǎn)動中測量光碼盤各道刻線，以獲取唯*的編碼，當轉(zhuǎn)動超過360度時，編碼又回到原點，這樣就不符合**編碼唯*的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量，稱為單圈**式編碼器。

如果要測量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍，就要用到多圈**式編碼器。

編碼器生產(chǎn)廠家運用鐘表齒輪機械的原理，當中心碼盤旋轉(zhuǎn)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(chǔ)上再增加圈數(shù)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，每個位置編碼唯*不重復，而無需記憶。

多圈編碼器另一個優(yōu)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(diào)試難度。

多圈式**編碼器在長度定位方面的優(yōu)勢明顯，已經(jīng)越來越多地應用于工控定位中。

4、**型旋轉(zhuǎn)編碼器的機械安裝使用：

**型旋轉(zhuǎn)編碼器的機械安裝有高速端安裝、低速端安裝、輔助機械裝置安裝等多種形式。

1）高速端安裝：安裝于動力馬達轉(zhuǎn)軸端（或齒輪連接），此方法優(yōu)點是分辨率高，由于多圈編碼器有4096圈，馬達轉(zhuǎn)動圈數(shù)在此量程范圍內(nèi)，可充分用足量程而提高分辨率，缺點是運動物體通過減速齒輪后，來回程有齒輪間隙誤差，一般用于單向高精度控制定位，例如軋鋼的輥縫控制。另外編碼器直接安裝于高速端，馬達抖動須較小，不然易損壞編碼器。

2）低速端安裝：安裝于減速齒輪后，如卷揚鋼絲繩卷筒的軸端或*后一節(jié)減速齒輪軸端，此方法已無齒輪來回程間隙，測量較直接，精度較高，此方法一般測量長距離定位，例如各種提升設(shè)備，送料小車定位等。

3）輔助機械安裝：

常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶、摩擦轉(zhuǎn)輪、收繩機械等。

5、光學編碼器功能特點

采用反射式感應技術(shù)

表面貼裝無引腳封裝

提供兩通道模擬信號輸出

計數(shù)頻率：20 KHz

采單一5.0V電源運作

工作溫度：-10到70oC