編碼器的種類(lèi)全解析

（一）按類(lèi)型分類(lèi)

增量式編碼器簡(jiǎn)述：
增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖 A、B 和 Z 相。它使用兩個(gè)或以上參考點(diǎn)，能夠從當(dāng)前位置追蹤方向和旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生規(guī)定數(shù)量的正弦信號(hào)，這些正弦信號(hào)可以轉(zhuǎn)換為其他信號(hào)格式并以?xún)煞N不同的方式使用，用于相對(duì)定位或更常見(jiàn)的速度反饋設(shè)備。相對(duì)位置信息可以通過(guò)從某個(gè)原點(diǎn)計(jì)算各個(gè)增量來(lái)獲得，當(dāng)需要半絕對(duì)參考確定位置時(shí)，刻度盤(pán)會(huì)提供帶有參考標(biāo)記的附加軌道。
增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，有相應(yīng)的脈沖輸出，其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減借助后部的判向電路和計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其計(jì)數(shù)起點(diǎn)任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)多圈無(wú)限累加和測(cè)量。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖的 Z 信號(hào)，作為參考機(jī)械零位。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會(huì)輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線(xiàn)數(shù)決定。需要提高分辨率時(shí)，可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號(hào)對(duì)原脈沖數(shù)進(jìn)行倍頻，或者更換高分辨率編碼器。
增量式編碼器具有高精度、高分辨率、實(shí)時(shí)性、可靠性、安裝方便等特點(diǎn)。其輸出信號(hào)通常分為 A 相信號(hào)和 B 相信號(hào)，相位差 90 度，通過(guò)檢測(cè) A 相和 B 相信號(hào)的變化來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度或位移。此外，還可以提供 Z 相信號(hào)，用于標(biāo)記一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期或一個(gè)位移周期的起點(diǎn)。
增量式編碼器廣泛應(yīng)用于機(jī)床、機(jī)器人、電梯、汽車(chē)、包裝機(jī)械等各種機(jī)械設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，用于測(cè)量角度、速度和位置等參數(shù)。

絕對(duì)式編碼器簡(jiǎn)述：
絕對(duì)式編碼器是直接輸出數(shù)字的傳感器，各位置的輸出代碼唯一，不使用增量式中涉及的參考點(diǎn)。絕對(duì)式編碼器光碼盤(pán)上有許多道光通道刻線(xiàn)，每道刻線(xiàn)依次以 2 線(xiàn)、4 線(xiàn)、8 線(xiàn)、16 線(xiàn)編排，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)讀取每道刻線(xiàn)的通、暗，獲得一組從 2 的零次方到 2 的 n - 1 次方的唯一的 2 進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱(chēng)為 n 位絕對(duì)編碼器。
絕對(duì)式編碼器具有無(wú)需記憶、無(wú)需找參考點(diǎn)，具有斷電記憶功能、多種通信協(xié)議、快速啟動(dòng)速度、多軸的精確運(yùn)動(dòng)控制、抗干擾特性，耐腐蝕、高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性等特點(diǎn)。
絕對(duì)式編碼器應(yīng)用廣泛，如在太陽(yáng)能熱水器中利用其位移變化使得太陽(yáng)能板能大面積吸收太陽(yáng)能；在工程機(jī)械中的起重機(jī)、升降機(jī)等設(shè)備上測(cè)量機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的角度和位移變化值；在醫(yī)療行業(yè)的自動(dòng)控制手術(shù)床上通過(guò)安裝對(duì)角度變化值進(jìn)行測(cè)量以控制手柄；在汽車(chē)等交通工具上被稱(chēng)為四輪定位編碼器，用于測(cè)試輪子狀態(tài)；在電梯等升降設(shè)備上用于啟動(dòng)控制等。
混合式絕對(duì)編碼器簡(jiǎn)述：
混合式絕對(duì)編碼器輸出兩組信息，一組信息用于檢測(cè)磁極位置，帶有絕對(duì)信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。

（二）按檢測(cè)原理分類(lèi)

光學(xué)式編碼器簡(jiǎn)述：
光學(xué)式編碼器是所有編碼器中最為流行的版本，典型的增量式，使用光來(lái)檢測(cè)位置。光學(xué)編碼器由發(fā)光裝置（LED）、光電傳感器和稱(chēng)為碼輪的圓盤(pán)組成，該圓盤(pán)在徑向上帶有狹縫，并將旋轉(zhuǎn)位置信息檢測(cè)為光脈沖信號(hào)。當(dāng)連接到電機(jī)等旋轉(zhuǎn)軸上的碼輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)固定發(fā)光元件發(fā)出的光是否通過(guò)碼輪的狹縫，會(huì)產(chǎn)生光脈沖。光電傳感器檢測(cè)光脈沖，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出。
光學(xué)編碼器具有分辨率高、精度高、速度快、輸出頻率高等優(yōu)勢(shì)。其通過(guò)測(cè)量被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度并將測(cè)量到的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)化為脈沖電信號(hào)輸出，可用于角度測(cè)量、長(zhǎng)度測(cè)量、速度測(cè)量、位置測(cè)量、同步控制等多個(gè)領(lǐng)域。
磁式編碼器簡(jiǎn)述：
磁式編碼器典型的增量式編碼器，通常采用集成芯片形式或傳動(dòng)軸式，使用內(nèi)部或外部磁鐵檢測(cè)位置。
感應(yīng)式編碼器簡(jiǎn)述：
感應(yīng)式編碼器的工作原理是采用獨(dú)特的電磁感應(yīng)非接觸測(cè)量技術(shù)?；驹砗蛡鹘y(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器類(lèi)似，但沒(méi)有銅線(xiàn)線(xiàn)圈，以 PCB 技術(shù)實(shí)現(xiàn)密集的線(xiàn)圈繞組。它能夠在惡劣的條件下實(shí)現(xiàn)高度準(zhǔn)確、高度可靠的測(cè)量。
電容式編碼器簡(jiǎn)述：
電容式編碼器依靠電極間電容值的變化來(lái)反映被測(cè)電極運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。主要由轉(zhuǎn)子、固定發(fā)射器及固定接收器等三部分組成。具有非接觸式測(cè)量、精度高等優(yōu)點(diǎn)，但成本相對(duì)較高。

（三）按信號(hào)輸出類(lèi)型分類(lèi)
電壓輸出簡(jiǎn)述：
電壓輸出型編碼器輸出信號(hào)為電壓值，通常用于模擬量控制系統(tǒng)。
集電極開(kāi)路輸出簡(jiǎn)述：
集電極開(kāi)路輸出的編碼器，其輸出端相當(dāng)于三極管的集電極，需要外接上拉電阻才能輸出高電平。這種輸出方式具有一定的電流驅(qū)動(dòng)能力，適用于連接一些需要較大電流驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。
推拉互補(bǔ)輸出簡(jiǎn)述：
推拉互補(bǔ)輸出編碼器的輸出端有兩個(gè)晶體管，一個(gè)用于推電流，一個(gè)用于拉電流，從而實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)輸出。這種輸出方式具有較高的輸出電流能力和較快的響應(yīng)速度，適用于高速數(shù)據(jù)傳輸和對(duì)輸出電流要求較高的場(chǎng)合。
長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)輸出簡(jiǎn)述：
長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)輸出編碼器具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較遠(yuǎn)的傳輸距離。它通過(guò)在輸出信號(hào)中加入一定的驅(qū)動(dòng)能力，使得信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中能夠保持較好的質(zhì)量。適用于需要遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)的場(chǎng)合，如大型工業(yè)控制系統(tǒng)中。

（四）按機(jī)械安裝形式分類(lèi)
有軸型簡(jiǎn)述：
有軸型編碼器又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。夾緊法蘭型編碼器通過(guò)夾緊裝置固定在軸上，安裝牢固，適用于一些需要承受較大軸向力的場(chǎng)合。同步法蘭型編碼器與軸的連接更加緊密，能夠保證同步旋轉(zhuǎn)，適用于對(duì)旋轉(zhuǎn)精度要求較高的場(chǎng)合。伺服安裝型編碼器則專(zhuān)門(mén)為伺服電機(jī)設(shè)計(jì)，安裝方便，能夠與伺服系統(tǒng)完美配合。
軸套型簡(jiǎn)述：
軸套型編碼器又可分為半空型、全空型和大口徑型等。半空型軸套編碼器在軸套的一側(cè)有部分開(kāi)口，便于安裝和拆卸。全空型軸套編碼器的軸套完全中空，適用于一些需要穿過(guò)軸的特殊場(chǎng)合。大口徑型軸套編碼器的軸套直徑較大，能夠適應(yīng)較大直徑的軸，安裝更加穩(wěn)定。

（五）按工作原理分類(lèi)
光電式編碼器簡(jiǎn)述：
光電式編碼器由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán)，其上有環(huán)形通、暗的刻線(xiàn)，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號(hào)組合成 A、B、C、D，每個(gè)正弦波相差 90 度相位差。將 C、D 信號(hào)反向，疊加在 A、B 兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè) Z 相脈沖以代表零位參考位。
光電式編碼器具有精度高、分辨率高、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，但可能對(duì)灰塵和污垢敏感。廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電梯等，用于測(cè)量角度、速度和位置等參數(shù)。
磁電式編碼器簡(jiǎn)述：
磁電式編碼器利用磁場(chǎng)變化來(lái)感應(yīng)位置。主要由碼盤(pán)、磁感應(yīng)元件、調(diào)節(jié)電路等組成。具有更耐用、抗震和抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)環(huán)境變化（如灰塵、油污）較為耐受，但精度可能不如光學(xué)編碼器高。
觸點(diǎn)電刷式編碼器簡(jiǎn)述：
觸點(diǎn)電刷式編碼器的特點(diǎn)是通過(guò)電刷與碼盤(pán)上的導(dǎo)電區(qū)域接觸來(lái)讀取位置信息。這種編碼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于存在機(jī)械接觸，容易磨損，使用壽命相對(duì)較短。