編碼器種類及編碼器原理

編碼器是一種將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)的傳感器。當(dāng)駕駛員想要控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，U、V、W三相電氣輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。為了將電機(jī)轉(zhuǎn)到某個(gè)位置或角度，我們將此位置稱為目標(biāo)值。我們需要知道此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度和位置，否則電機(jī)只會(huì)盲目轉(zhuǎn)動(dòng)。在此過(guò)程中，編碼器起反饋?zhàn)饔?。編碼器將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)圓的不同位置分開(kāi)，然后與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)前轉(zhuǎn)子的位置實(shí)時(shí)反饋給驅(qū)動(dòng)器，以便驅(qū)動(dòng)器知道當(dāng)前位置是否達(dá)到目標(biāo)值。一旦達(dá)到目標(biāo)值，控制U、V、W三相電的輸出，使轉(zhuǎn)子停止在此位置，從而控制任何位置或角度。簡(jiǎn)要介紹編碼器的組成。

1.編碼器介紹

簡(jiǎn)而言之，編碼器是一個(gè)提供反饋信號(hào)的傳感器。它是一種用于反饋設(shè)備運(yùn)動(dòng)信息的裝置。編碼器可以確定電機(jī)或其他移動(dòng)設(shè)備的速度或位置信息，并將運(yùn)動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，可由運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中相應(yīng)類型的接口模塊讀取。

由于編碼器可以提供反饋信號(hào)來(lái)確定位置、速度或方向，因此它是小型伺服電機(jī)高精度和精確操作的重要組成部分，即使對(duì)于用于改善重載的大型電機(jī)，如起重機(jī)，也是如此。事實(shí)上，編碼器幾乎可以在每個(gè)行業(yè)中找到，從石化行業(yè)到制漿造紙行業(yè)，從精密電子到汽車制造

2.編碼器原理

編碼器可以使用不同類型的技術(shù)來(lái)生成信號(hào)，包括機(jī)械、磁性、電阻和光學(xué)信號(hào)。在光學(xué)傳感中，編碼器根據(jù)光的中斷提供反饋，即利用光傳輸原理掃描碼盤(pán)。

脈沖由開(kāi)槽板的機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。通過(guò)將光傳輸?shù)焦饷粼馔ㄟ^(guò)碼盤(pán)孔產(chǎn)生電壓，電壓由電子系統(tǒng)作為二進(jìn)制信號(hào)處理。

3.編碼器類型

從信號(hào)產(chǎn)生的類型來(lái)看，數(shù)字編碼器通常選擇測(cè)量位置和運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間的變化。然而，有時(shí)有必要考慮環(huán)境因素并使用其他測(cè)量組件。例如，在惡劣環(huán)境或振動(dòng)條件下，必須使用旋轉(zhuǎn)變壓器或測(cè)速發(fā)電機(jī)(測(cè)速)進(jìn)行測(cè)量。

就硬件結(jié)構(gòu)而言，它主要分為線性編碼器或旋轉(zhuǎn)編碼器。線性編碼器處理物體沿路徑或直線的移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)編碼器隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)以檢測(cè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)信息。

根據(jù)使用的技術(shù)、電源類型或記憶當(dāng)前位置的能力，編碼器可分為增量型和絕對(duì)值型。

（1）增量式編碼器

增量編碼器(也稱為增量或脈沖編碼器)是一種轉(zhuǎn)換器，可以產(chǎn)生電脈沖，以確定旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中角度的增量。增量編碼器的特點(diǎn)之一是輸出的脈沖數(shù)不變，這決定了測(cè)量系統(tǒng)的精度。除了絕對(duì)定位需要?dú)w零之外，增量式編碼器還具有成本低、分辨率高、體積小、易于更換、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠、數(shù)據(jù)傳輸速度快等特點(diǎn)。

增量編碼器并不意味著絕對(duì)位置信息，而只是意味著位置變化。由于增量編碼器不提供任何關(guān)于絕對(duì)位置的信息，當(dāng)使用增量編碼器檢測(cè)位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將在斷電后丟失位置值。再次通電后，駕駛員無(wú)法確定電機(jī)軸位置和機(jī)器位置之間的關(guān)系。因此，在絕對(duì)定位之前，駕駛員需要主動(dòng)返回參考點(diǎn)(歸零、參考、原點(diǎn)等不同的描述符)，然后駕駛員可以再次建立電氣零點(diǎn)和機(jī)器零點(diǎn)之間的關(guān)系。增量編碼器廣泛應(yīng)用于異步感應(yīng)電機(jī)的工業(yè)應(yīng)用中。

（2）絕對(duì)值編碼器

系列絕對(duì)編碼器光碼盤(pán)上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線編排，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)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2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

編碼器種類及型號(hào) 原理旋轉(zhuǎn)變壓器與其他編碼器的不同之處，在于其輸出的是模擬量正余弦信號(hào)，而不是方波脈沖信號(hào)，因此在應(yīng)用于伺服系統(tǒng)中，需要一定的接口電路，或者稱為分解器數(shù)字變換器，來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到控制系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。分解器是旋轉(zhuǎn)變壓器的另一種叫法，因?yàn)樾D(zhuǎn)變壓器輸出正弦信號(hào)和余弦信號(hào)，其實(shí)就是一種信號(hào)正交分解的形式。

『科瑞特自動(dòng)化』專業(yè)提供工業(yè)自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)及解決方案！

---（激光）焊接、拋光、切割、直坐標(biāo)機(jī)器人（桁架機(jī)械手）、等特種數(shù)控設(shè)備運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，（步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、電源）。

審核編輯 黃宇