問：旋轉(zhuǎn)編碼器只有增量型和絕對值型兩種嗎?這兩種旋轉(zhuǎn)編碼器如何區(qū)分?工作原理有何不同?各有什么特點(diǎn)?

答：只有增量型和絕對型。增量型只是測角位移(間接為角速度)增量,以前一時刻為基點(diǎn).而絕對型測從開始工作后角位移量。增量型測小角度準(zhǔn),大角度有累積誤差。絕對型測小角度相對不準(zhǔn),但大角度無累積誤差（此段沒用）假設(shè)串行絕對值編碼器，輸出數(shù)據(jù)可以用標(biāo)準(zhǔn)的接口和標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議傳送，同時在過去點(diǎn)對點(diǎn)的連接實(shí)現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)傳送：今天現(xiàn)場總線系統(tǒng)的使用正不斷增加。

 

增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，軸的每圈轉(zhuǎn)動，增量型編碼器提供一定數(shù)量的脈沖。周期性的測量或者單位時間內(nèi)的脈沖計數(shù)可以用來測量移動的速度。如果在一個參考點(diǎn)后面脈沖數(shù)被累加，計算值就代表了轉(zhuǎn)動角度或行程的參數(shù)。

這段是旋轉(zhuǎn)型編碼器的原理，什么事情都得搞清楚原理吧，完全弄清楚到?jīng)]必要，但至少得知道旋轉(zhuǎn)編碼器這種傳感器的工作方式！！

 

一、旋轉(zhuǎn)編碼器的原理和特點(diǎn)：

旋轉(zhuǎn)編碼器是集光機(jī)電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器軸帶動光柵盤旋轉(zhuǎn)時，經(jīng)發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤狹縫切割成斷續(xù)光線，并被接收元件接收產(chǎn)生初始信號。該信號經(jīng)后繼電路處理后，輸出脈沖或代碼信號。

其特點(diǎn)是體積小，重量輕，品種多，功能全，頻響高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能穩(wěn)定，可靠使用壽命長等特點(diǎn)。

 

1、增量式編碼器（自己編程通過對脈沖計數(shù)來算出滾軸的當(dāng)前速度）

增量式編碼器軸旋轉(zhuǎn)時，有相應(yīng)的相位輸出。其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減，需借助后部的判向電路和計數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。其計數(shù)起點(diǎn)可任意設(shè)定，并可實(shí)現(xiàn)多圈的無限累加和測量。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個脈沖的Z 信號，作為

參考機(jī)械零位。當(dāng)脈沖已固定，而需要提高分辨率時，可利用帶90 度相位差A(yù)，B 的兩路信號，對原脈沖數(shù)進(jìn)行倍頻。

 

2、絕對值編碼器

絕對值編碼器軸旋轉(zhuǎn)器時，有與位置一一對應(yīng)的代碼（二進(jìn)制，BCD 碼等）輸出，從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置，而無需判向電路。它有一個絕對零位代碼，當(dāng)停電或關(guān)機(jī)后再開機(jī)重新測量時，仍可準(zhǔn)確地讀出停電或關(guān)機(jī)位置地代碼，并準(zhǔn)確地找到零位代碼。一般情況下絕對值編碼器的測量范圍為0～360 度，但特殊型號也可實(shí)現(xiàn)多圈測量。

 

3、正弦波編碼器（沒用）

正弦波編碼器也屬于增量式編碼器，主要的區(qū)別在于輸出信號是正弦波模擬量信號，而不是數(shù)字量信號。它的出現(xiàn)主要是為了滿足電氣領(lǐng)域的需要－用作電動機(jī)的反饋檢測元件。在與其它系統(tǒng)相比的基礎(chǔ)上，人們需要提高動態(tài)特性時可以采用這種編碼器。

 

為了保證良好的電機(jī)控制性能，編碼器的反饋信號必須能夠提供大量的脈沖，尤其是在轉(zhuǎn)速很低的時候，采用傳統(tǒng)的增量式編碼器產(chǎn)生大量的脈沖，從許多方面來看都有問題，當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)（6000rpm）時，傳輸和處理數(shù)字信

號是困難的。在這種情況下，處理給伺服電機(jī)的信號所需帶寬（例如編碼器每轉(zhuǎn)脈沖為10000）將很容易地超過MHz 門限；而另一方面采用模擬信號大大減少了上述麻煩，并有能力模擬編碼器的大量脈沖。這要感謝正弦和余弦信號的內(nèi)插法(怎么回事？)，它為旋轉(zhuǎn)角度提供了計算方法。

 

這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加，例如可從每轉(zhuǎn)1024 個正弦波編碼器中，獲得每轉(zhuǎn)超過1000，000 個脈沖。接受此信號所需的帶寬只要稍許大于100KHz 即已足夠。內(nèi)插倍頻需由二次系統(tǒng)完成。

 

二、輸出信號

1、信號序列

一般編碼器輸出信號除A、B 兩相（A、B 兩通道的信號序列相位差為90 度）外，每轉(zhuǎn)一圈還輸出一個零位脈沖Z。。當(dāng)主軸以順時針方向旋轉(zhuǎn)時，按下圖輸出脈沖，A 通道信號位于B 通道之前；當(dāng)主軸逆時針旋轉(zhuǎn)時，A 通道信號則

位于B 通道之后。從而由此判斷主軸是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。

注：可以分出A 與B 誰先誰后，因?yàn)橄嘈蛳嗖?0 度。如果相序相差180 度的話，就無法分出了，因?yàn)锳 與B 的脈沖波想剛好相反且對稱。

 

正弦輸出編碼器輸出的差分信號如下圖所示：（沒用，項目里只有絕對值編碼器和增量編碼器）

 

上圖中，+A 與-A 相序相反，+A 與+B 相序相差90 度

2、零位信號

編碼器每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)一個脈沖，稱之為零位脈沖或標(biāo)識脈沖，零位脈沖用于決定零位置或標(biāo)識位置。要準(zhǔn)確測量零位脈沖，不論旋轉(zhuǎn)方向，零位脈沖均被作為兩個通道的高位組合輸出。由于通道之間的相位差的存在，零位脈沖僅為脈沖長度的一半。

 

3、預(yù)警信號

有的編碼器還有報警信號輸出，可以對電源故障，發(fā)光二極管故障進(jìn)行報警，以便用戶及時更換編碼器。

三、輸出電路（基極，集電極，發(fā)射極）

1、NPN 電壓輸出和NPN 集電極開路輸出線路

此線路僅有一個NPN 型晶體管和一個上拉電阻組成，因此當(dāng)晶體管處于靜態(tài)時，輸出電壓是電源電壓，它在電路上類似于TTL 邏輯，因而可以與之兼容。在有輸出時，晶體管飽和，輸出轉(zhuǎn)為0VDC 的低電平，反之由零跳向正電壓。

 

隨著電纜長度、傳遞的脈沖頻率、及負(fù)載的增加，這種線路形式所受的影響隨之增加。因此要達(dá)到理想的使用效果，應(yīng)該對這些影響加以考慮。集電極開路的線路取消了上拉電阻。這種方式晶體管的集電極與編碼器電源的反饋線是

互不相干的，因而可以獲得與編碼器電壓不同的電流輸出信號。

 

2、PNP 和PNP 集電極開路線路

該線路與NPN 線路是相同，主要的差別是晶體管，它是PNP 型，其發(fā)射極強(qiáng)制接到正電壓，如果有電阻的話，電阻是下拉型的，連接到輸出與零伏之間。

 

 

3、推挽式線路（推拉輸出即推挽式輸出）

這種線路用于提高線路的性能，使之高于前述各種線路。事實(shí)上，NPN 電壓輸出線路的主要局限性是因?yàn)樗鼈兪褂昧穗娮瑁诰w管關(guān)閉時表現(xiàn)出比晶體管高得多的阻抗，為克服些這缺點(diǎn)，在推挽式線路中額外接入了另一個晶體管，這樣無論是正方向還是零方向變換，輸出都是低阻抗。推挽式線路提高了頻率與特性，有利于更長的線路數(shù)據(jù)傳輸，即使是高速率時也是如此。信號飽和的電平仍然保持較低，但與上述的邏輯相比，有時較高。任何情況下推挽式線路也都可應(yīng)用于NPN 或PNP 線路的接收器。

 

4、長線驅(qū)動器線路

當(dāng)運(yùn)行環(huán)境需要隨電氣干擾或編碼器與接收系統(tǒng)之間存在很長的距離時，可采用長線驅(qū)動器線路。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收在兩個互補(bǔ)的通道中進(jìn)行，所以干擾受到抑制（干擾是由電纜或相鄰設(shè)備引起的）。這種干擾可看成“共模干擾”。此外，總線驅(qū)動器的發(fā)送和接收都是以差動方式進(jìn)行的，或者說互補(bǔ)的發(fā)送通道上是電壓的差。因此對共模干擾它不是第三者，這種傳送方式在采用DC5V 系統(tǒng)時可認(rèn)為與RS422 兼容；在特殊芯片時，電源可達(dá)DC24V，可以在惡劣的條件（電纜長，干擾強(qiáng)烈等）下使用。

 

5、差動線路

差動線路用在具有正弦長線驅(qū)動器的模擬編碼器中，這時，要求信號的傳送不受干擾。像長線驅(qū)動器線路那樣，對于數(shù)字信號產(chǎn)生兩個相位相差180 度的信號。這種線路特意設(shè)置了120 歐姆的特有線路阻抗，它與接收器的輸入電

阻相平衡，而接收器必須有相等的負(fù)載阻抗。通常，在互補(bǔ)信號之間并聯(lián)連,120 歐姆的終端電阻就達(dá)到了這種目的。

 

四、常用術(shù)語

■輸出脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)

旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)一圈所輸出的脈沖數(shù)，對于光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器，通常與旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部的光柵的槽數(shù)相同（也可在電路上使輸出脈沖數(shù)增加到槽數(shù)的2 倍4倍）。

■分辨率

分辨率表示旋轉(zhuǎn)編碼器的主軸旋轉(zhuǎn)一周，讀出位置數(shù)據(jù)的最大等分?jǐn)?shù)。絕對值型不以脈沖形式輸出，而以代碼形式表示當(dāng)前主軸位置（角度）。與增量型不同，相當(dāng)于增量型的“輸出脈沖/轉(zhuǎn)” 。

■光柵

光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器，其光柵有金屬和玻璃兩種。如是金屬制的，開有通光孔槽；如是玻璃制的，是在玻璃表面涂了一層遮光膜，在此上面沒有透明線條（槽）。槽數(shù)少的場合，可在金屬圓盤上用沖床加工或腐蝕法開槽。在耐沖擊

型編碼器上使用了金屬的光柵，它與金屬制的光柵相比不耐沖擊，因此在使用上請注意，不要將沖擊直接施加于編碼器上。

■最大響應(yīng)頻率

是在1 秒內(nèi)能響應(yīng)的最大脈沖數(shù)

（例：最大響應(yīng)頻率為2KHz，即1 秒內(nèi)可響應(yīng)2000 個脈沖）

公式如下

最大響應(yīng)轉(zhuǎn)速（rpm）/60×（脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)）=輸出頻率Hz

■最大響應(yīng)轉(zhuǎn)速

是可響應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速，在此轉(zhuǎn)速下發(fā)生的脈沖可響應(yīng)公式如下：

最大響應(yīng)頻率（Hz）/ （脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)）×60=軸的轉(zhuǎn)速rpm

■輸出波形

輸出脈沖（信號）的波形。

■輸出信號相位差

二相輸出時，二個輸出脈沖波形的相對的的時間差。

■輸出電壓

指輸出脈沖的電壓。輸出電壓會因輸出電流的變化而有所變化。各系列的輸出電壓請參照輸出電流特性圖

■起動轉(zhuǎn)矩

使處于靜止?fàn)顟B(tài)的編碼器軸旋轉(zhuǎn)必要的力矩。一般情況下運(yùn)轉(zhuǎn)中的力矩要比起動力矩小。

■軸允許負(fù)荷

表示可加在軸上的最大負(fù)荷，有徑向和軸向負(fù)荷兩種。徑向負(fù)荷對于軸來說，是垂直方向的，受力與偏心偏角等有

關(guān)；軸向負(fù)荷對軸來說，是水平方向的，受力與推拉軸的力有關(guān)。這兩個力的大小影響軸的機(jī)械壽命

■軸慣性力矩

該值表示旋轉(zhuǎn)軸的慣量和對轉(zhuǎn)速變化的阻力

■轉(zhuǎn)速

該速度指示編碼器的機(jī)械載荷限制。如果超出該限制，將對軸承使用壽命產(chǎn)生負(fù)面影響，另外信號也可能中斷。

■格雷碼

格雷碼是高級數(shù)據(jù)，因?yàn)槭菃卧嚯x和循環(huán)碼，所以很安全。每步只有一位變化。數(shù)據(jù)處理時，格雷碼須轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制碼。

■工作電流

指通道允許的負(fù)載電流。

■工作溫度

參數(shù)表中提到的數(shù)據(jù)和公差，在此溫度范圍內(nèi)是保證的。如果稍高或稍低，編碼器不會損壞。當(dāng)恢復(fù)工作溫度又能達(dá)到技術(shù)規(guī)范

■工作電壓

編碼器的供電電壓。

編碼器Encoder 為傳感器(Sensor)類的一種，主要用來偵測機(jī)械運(yùn)動的速度、位置、角度、距離或計數(shù)，除了應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)機(jī)械外，許多的馬達(dá)控制如伺服馬達(dá)、BLDC 伺服馬達(dá)均需配備編碼器以供馬達(dá)控制器作為換相、速度及位

置的檢出所以應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，分為增量式編碼器和絕對式編碼器。光電編碼器是利用光柵衍射原理實(shí)現(xiàn)位移—數(shù)字變換的，從

50 年代開始應(yīng)用于機(jī)床和計算儀器，因其結(jié)構(gòu)簡單、計量精度高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外受到重視和推廣，在精密定位、速度、長度、加速度、振動等方面得到廣泛的應(yīng)用。

 

a.增量式編碼器特點(diǎn)：

增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，有相應(yīng)的脈沖輸出，其計數(shù)起點(diǎn)任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)多圈無限累加和測量。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。需要提高分辨率時，可利用 90 度相位差的 A、B 兩路

信號進(jìn)行倍頻或更換高分辨率編碼器。

b. 絕對式編碼器特點(diǎn)

絕對式編碼器有與位置相對應(yīng)的代碼輸出，通常為二進(jìn)制碼或 BCD 碼。從代碼數(shù)大小的變化可以判別正反方向和位移所處的位置，絕對零位代碼還可以用于停電位置記憶。絕對式編碼器的測量范圍常規(guī)為 0—360 度。

 

增量型旋轉(zhuǎn)編碼器

從這兩段話看出，上文中的ABZ 三項式輸出僅僅指的是增量式編碼器。二絕對值編碼器的輸出是二進(jìn)制數(shù)軸的每圈轉(zhuǎn)動，增量型編碼器提供一定數(shù)量的脈沖。周期性的測量或者單位時間內(nèi)的脈沖計數(shù)可以用來測量移動的

速度。如果在一個參考點(diǎn)后面脈沖數(shù)被累加，計算值就代表了轉(zhuǎn)動角度或行程的參數(shù)。雙通道編碼器輸出脈沖之間相差為90º。能使接收脈沖的電子設(shè)備接收軸的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)信號， 因此可用來實(shí)現(xiàn)雙向的定位控制；另外，三通道增

量型旋轉(zhuǎn)編碼器每一圈產(chǎn)生一個稱之為零位信號的脈沖。

絕對值編碼器為每一個軸的位置提供一個獨(dú)一無二的編碼數(shù)字值。特別是在定位控制應(yīng)用中，絕對值編碼器減輕了電子接收設(shè)備的計算任務(wù)，從而省去了復(fù)雜的和昂貴的輸入裝置：而且，當(dāng)機(jī)器合上電源或電源故障后再接通

電源，不需要回到位置參考點(diǎn)，就可利用當(dāng)前的位置值。（但是要更換編碼器或是編碼器插頭，就必須從新設(shè)置參考點(diǎn)）

 

單圈絕對值編碼器把軸細(xì)分成規(guī)定數(shù)量的測量步，最大的分辨率為13 位，這就意味著最大可區(qū)分8192 個位置。多圈絕對值編碼器不僅能在一圈內(nèi)測量角位移，而且能用多步齒輪測量圈數(shù)。多圈的圈數(shù)為12 位，也就是說最大4096

圈可以被識別。總的分辨率可達(dá)到25 位或者33，554，432 個測量步數(shù)。并行絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器傳輸位置值到估算電子裝置通過幾根電纜并行傳送。

 

從單圈絕對值編碼器到多圈絕對值編碼器

單圈絕對值編碼器，以轉(zhuǎn)動中測量光電碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動超過360 度時，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對編碼唯一的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360 度以內(nèi)的測量，稱為單圈絕對值編碼器。

要測量旋轉(zhuǎn)超過360 度范圍，就要用到多圈絕對值編碼器。

編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)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(kuò)大編碼器的測量范圍，這樣的絕對編碼器就稱為多圈式絕對編碼器，

它同樣是每個位置編碼唯一不重復(fù)的，而無需記憶。

多圈編碼器另一個優(yōu)點(diǎn)是由于測量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多， 這樣在安裝時不必要費(fèi)勁找零點(diǎn)， 將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，而大大簡化了安裝調(diào)試難度。

 

絕對值編碼器的信號輸出

 

絕對值編碼器信號輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出等，單圈低位數(shù)的編碼器一般用并行信號輸出，而高位數(shù)的和多圈的編碼器輸出信號不用并行信號（并行信號連接線多，易錯碼易損壞），一般為串行

或總線型輸出。其中串行最常用的是時鐘同步串聯(lián)信號（SSI）；總線型最常用的是PROFIBUS-DP 型，其他的還有DeviceNet, CAN, Interbus, CC-link 等；變送一體型輸出使用方便，但精度有所犧牲。

 

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．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(dǎo)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”。按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。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。絕對式編碼器的每一個位置對應(yīng)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)。 （看這個說法，編碼器也是測位移量的，功

能與另一個美國的傳感器不就沖了嗎？）

從接近開關(guān)、光電開關(guān)到旋轉(zhuǎn)編碼器

工業(yè)控制中的定位，接近開關(guān)、光電開關(guān)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟了，而且很好用。可是，隨著工控的不斷發(fā)展，又有了新的要求，這樣，選用旋轉(zhuǎn)編碼器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)就突出了：

信息化：除了定位，控制室還可知道其具體位置；

柔性化：定位可以在控制室柔性調(diào)整；

現(xiàn)場安裝的方便和安全、長壽：拳頭大小的一個旋轉(zhuǎn)編碼器，可以測量從幾個μ 到幾十幾百米的距離，n 個工位，只要解決一個旋轉(zhuǎn)編碼器的安全安裝問題，可以避免諸多接近開關(guān)、光電開關(guān)在現(xiàn)場機(jī)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(jī)械損耗，只要安裝位置準(zhǔn)確，其使用壽命往往很長。

 

多功能化：除了定位，還可以遠(yuǎn)傳當(dāng)前位置，換算運(yùn)動速度，對于變頻器，步進(jìn)電機(jī)等的應(yīng)用尤為重要。

經(jīng)濟(jì)化：對于多個控制工位，只需一個旋轉(zhuǎn)編碼器的成本，以及更主要的安裝、維護(hù)、損耗成本降低，使用壽命增長，其經(jīng)濟(jì)化逐漸突顯出來。

 

如上所述優(yōu)點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)編碼器已經(jīng)越來越廣泛地被應(yīng)用于各種工控場合。

從增量式編碼器到絕對式編碼器

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(dāng)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(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動，當(dāng)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(diǎn)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(diǎn)，編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法。

 

比如，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機(jī)，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點(diǎn)，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(jī)找零（開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置），于是就有了絕對編碼器的出現(xiàn)。

 

絕對型旋轉(zhuǎn)光電編碼器，因其每一個位置絕對唯一、抗干擾、無需掉電記憶，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長度測量和定位控制。

絕對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 次方的唯一的2 進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n 位絕對編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

 

絕對編碼器由機(jī)械位置決定的每個位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，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。

由于絕對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(yīng)用于工控定位中。絕對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(fù)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，絕對編碼器在多位數(shù)輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國生產(chǎn)的絕對型編碼器串行輸出最常用的是SSI（同步串行輸出）。

 

從單圈絕對式編碼器到多圈絕對式編碼器

旋轉(zhuǎn)單圈絕對式編碼器，以轉(zhuǎn)動中測量光碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動超過360 度時，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對編碼唯一的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360 度以內(nèi)的測量，稱為單圈絕對式編碼器。

 

如果要測量旋轉(zhuǎn)超過360 度范圍，就要用到多圈絕對式編碼器。

編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)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(kuò)大編碼器的測量范圍，這樣的絕對編碼器就稱為多圈式絕對

編碼器，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個位置編碼唯一不重復(fù)，而無需記憶。

多圈編碼器另一個優(yōu)點(diǎn)是由于測量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多，這樣在安裝時不必要費(fèi)勁找零點(diǎn)，將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，而大大簡化了安裝調(diào)試難度。多圈式絕對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(yīng)用于工控定位中。

 

絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝使用：

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

高速端安裝：安裝于動力馬達(dá)轉(zhuǎn)軸端（或齒輪連接），此方法優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，由于多圈編碼器有４０９６圈，

馬達(dá)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(diǎn)是運(yùn)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(dá)抖動須較小，不然易損壞編碼器。

 

低速端安裝：安裝于減速齒輪后，如卷揚(yáng)鋼絲繩卷筒的軸端或最后一節(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。

 

輔助機(jī)械安裝：

常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶、摩擦轉(zhuǎn)輪、收繩機(jī)械等。

光學(xué)編碼器功能特點(diǎn)

? 采用反射式感應(yīng)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(yùn)作

? 工作溫度：-10 到70oC

? 編碼分辨率：180 LPI

? 符合RoHS 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求

編碼器工作原理

絕對脈沖編碼器:APC

增量脈沖編碼器:SPC

兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測元件.

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。

增量型編碼器與絕對型編碼器的區(qū)分

編碼器如以信號原理來分，有增量型編碼器,絕對型編碼器。

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(qiáng)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)

量級，塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)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(yīng)與編碼器對

應(yīng)。信號連接—編碼器的脈沖信號一般連接計數(shù)器、PLC、計算機(jī)，PLC 和計算機(jī)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(fù)信號的連接，電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。

對于TTL 的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達(dá)150 米。

對于HTL 的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達(dá)300 米。

注：

1. 推拉輸出型（Push-pull Output）.此輸出電路又稱為HTL ，其電源電壓一般為：DC10~36V，因有較大的電源功率，故即有良好的抗干擾能力又可以實(shí)現(xiàn)長線傳輸。（推拉輸出即推挽式輸出）

2. 集電極開路型（Open-collector）此電路設(shè)計是為了更好的與一些PLC 接口兼容。根據(jù)輸出端三極管的極性不同，其又分為：NPN 和PNP 這兩種。

3. 長線驅(qū)動型（Line Drive）此電路電源電壓為DC5V，為TTL 電平輸出，與國際標(biāo)準(zhǔn)RS422 接口直接兼容。由于帶有對稱負(fù)信號的連接，電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場抵消為0，此狀況衰減最小，抗干擾最佳，反應(yīng)時間較短，又可傳輸較遠(yuǎn)的距離。

 

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(qū)動器輸出。其輸出方式應(yīng)和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。

一般脈沖電路，尤其是編碼器脈沖識別是使用單片機(jī)識別的，具體就是看A 超前B 還是滯后，以確定編碼器是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，并通過記脈沖數(shù)確定編碼器轉(zhuǎn)了多少圈

 

問：編碼器輸出的信號都有哪些類型，可以用單片機(jī)接收嗎？

答：需要看你采用的是哪種編碼器，如果是脈沖輸出的增量型編碼器。常見的是A，B 相的方波。是可以用單片機(jī)接收的。

增量式光電編碼器的信號輸出形式有：集電極開路輸出（Open Collector）、電壓輸出（Voltage Output）、線驅(qū)動輸出（Line Driver）、互補(bǔ)型輸出（Complemental Output）和推挽式輸出（Totem Pole）。集電極開路輸出 這種輸出方式通過使用編碼器輸出側(cè)的NPN 晶體管，將晶體管的發(fā)射極引出端子連接至0V，斷開集電極與+Vcc 的端子并把集電極作為輸出端。在編碼器供電電壓和信號接受裝置的電壓不一致的情況下，建議使用這種類型的輸出電路。輸出電路如圖1-3 所示。主要應(yīng)用領(lǐng)域有電梯、紡織機(jī)械、注油機(jī)、自動化設(shè)備、切割機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械和針織機(jī)械等。

 

電壓輸出 這種輸出方式通過使用編碼器輸出側(cè)的NPN 晶體管，將晶體管的發(fā)射極引出端子連接至0V，集電極端子與+Vcc 和負(fù)載電阻相連，并作為輸出端。在編碼器供電電壓和信號接受裝置的電壓一致的情況下，建議使用這

種類型的輸出電路。輸出電路如圖1-4 所示。主要應(yīng)用領(lǐng)域有電梯、紡織機(jī)械、注油機(jī)、自動化設(shè)備、切割機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械和針織機(jī)械等。

線驅(qū)動輸出 這種輸出方式將線驅(qū)動專用IC 芯片（26LS31）用于編碼器輸出電路，由于它具有高速響應(yīng)和良好的抗噪聲性能，使得線驅(qū)動輸出適宜長距離傳輸。輸出電路如圖1-5 所示。主要應(yīng)用領(lǐng)域有伺服電機(jī)、機(jī)器人、數(shù)控加工機(jī)械等。

 

互補(bǔ)型輸出 這種輸出方式由上下兩個分別為PNP 型和NPN 型的三極管組成，當(dāng)其中一個三極管導(dǎo)通時，另外一個三極管則關(guān)斷。這種輸出形式具有高輸入阻抗和低輸出阻抗，因此在低阻抗情況下它也可以提供大范圍的電源。

由于輸入、輸出信號相位相同且頻率范圍寬，因此它適合長距離傳輸。輸出電路如圖1-6 所示。主要應(yīng)用于電梯領(lǐng)域或?qū)Ｓ妙I(lǐng)域。

 

推挽式輸出 這種輸出方式由上下兩個NPN 型的三極管組成，當(dāng)其中一個三極管導(dǎo)通時，另外一個三極管則關(guān)斷。電流通過輸出側(cè)的兩個晶體管向兩個方向流入，并始終輸出電流。因此它阻抗低，而且不太受噪聲和變形波的影響。

輸出電路如圖1-7 所示。主要應(yīng)用領(lǐng)域有電梯、紡織機(jī)械、注油機(jī)、自動化設(shè)備、切割機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械和針織機(jī)械等。

 

1、按功放中功放管的導(dǎo)電方式不同，可以分為甲類功放（又稱A 類）、乙類功放（又稱B 類）、甲乙類功放（又稱AB 類）和丁類功放（又稱D 類）。

甲類功放是指在信號的整個周期內(nèi)（正弦波的正負(fù)兩個半周），放大器的任何功率輸出元件都不會出現(xiàn)電流截止（即停止輸出）的一類放大器。甲類放大器工作時會產(chǎn)生高熱，效率很低，但固有的優(yōu)點(diǎn)是不存在交越失真。單端放大

器都是甲類工作方式，推挽放大器可以是甲類，也可以是乙類或甲乙類。

乙類功放是指正弦信號的正負(fù)兩個半周分別由推挽輸出級的兩“臂”輪流放大輸出的一類放大器，每一“臂”的導(dǎo)電時間為信號的半個周期。乙類放大器的優(yōu)點(diǎn)是效率高，缺點(diǎn)是會產(chǎn)生交越失真。甲乙類功放界于甲類和乙類之間，推挽放大的每一個“臂”導(dǎo)通時間大于信號的半個周期而小于一個周期。甲乙類放

大有效解決了乙類放大器的交越失真問題，效率又比甲類放大器高，因此獲得了極為廣泛的應(yīng)用。丁類功放也稱數(shù)字式放大器，利用極高頻率的轉(zhuǎn)換開關(guān)電路來放大音頻信號，具有效率高，體積小的優(yōu)點(diǎn)。許多功率高達(dá)1000W 的丁類放大器，體積只不過像VHS 錄像帶那么大。這類放大器不適宜于用作寬頻帶的放大器，但在有源超低音音箱中有較多的應(yīng)用。

 

2、按功放輸出級放大元件的數(shù)量，可以分為單端放大器和推挽放大器。

單端放大器的輸出級由一只放大元件（或多只元件但并聯(lián)成一組）完成對信號正負(fù)兩個半周的放大。單端放大機(jī)器只能采取甲類工作狀態(tài)。

推挽放大器的輸出級有兩個“臂”（兩組放大元件），一個“臂”的電流增加時，另一個“臂”的電流則減小，二者的狀態(tài)輪流轉(zhuǎn)換。對負(fù)載而言，好象是一個“臂”在推，一個“臂”在拉，共同完成電流輸出任務(wù)。盡管甲類放大器可以采用推

挽式放大，但更常見的是用推挽放大構(gòu)成乙類或甲乙類放大器。

3、按功放中功放管的類型不同，可以分為膽機(jī)和石機(jī)。

膽機(jī)是使用電子管的功放。

石機(jī)是使用晶體管的功放。

4、按功能不同，可以前置放大器（又稱前級）、功率放大器（又稱后級）與合并式放大器。功率放大器簡稱功放，用于增強(qiáng)信號功率以驅(qū)動音箱發(fā)聲的一種電子裝置。不帶信號源選擇、音量控制等附屬功能的功率放大器稱為后級。

前置放大器是功放之前的預(yù)放大和控制部分，用于增強(qiáng)信號的電壓幅度，提供輸入信號選擇，音調(diào)調(diào)整和音量控制等功能。前置放大器也稱為前級。

將前置放大和功率放大兩部分安裝在同一個機(jī)箱內(nèi)的放大器稱為合并式放大器，我們家中常見的功放機(jī)一般都是合并式的。

 

5、按用途不同，可以分為AV 功放，Hi-Fi 功放。

AV 功放是專門為家庭影院用途而設(shè)計的放大器，一般都具備4 個以上的聲道數(shù)以及環(huán)繞聲解碼功能，且?guī)в幸粋€顯示屏。該類功放以真實(shí)營造影片環(huán)境聲效讓觀眾體驗(yàn)影院效果為主要目的。Hi-Fi 功放是為高保真地重現(xiàn)音樂的本來面目而設(shè)計的放大器，一般為兩聲道設(shè)計，且沒有顯示屏

 

問：長春第一光學(xué)儀器廠的 AL－06－256 編碼器

接線表如下：

天藍(lán)－U8；深藍(lán)—U7；棕色－U6；橙色－U5；灰色－U4；綠色－U3；黃色－U2；紫色－U1；紅色－CP；白色－＋12V；黑色－0V

還有一根粉色的線沒有注明。

我打算用它接相位檢測器，需要輸入A 相輸入PHASEA，B 相輸入PHASEB，INDEX 脈沖，不知該如何連線了，

請大家?guī)兔ΑＲ话悴皇钦f編碼器分為單路輸出和雙路輸出兩種嗎，怎么會有8 根輸出線呢？

答：旋轉(zhuǎn)編碼器，輸出的是角度的八位二進(jìn)制代碼，將360°分為256 份，不同的代碼表示不同的角度 CP 是鎖存

信號 即為給它一個高電平就會鎖定八位輸出信號，不再隨著角度更改。

問：絕對值式編碼器與增量式編碼器最高線數(shù)分別是多少？

答：其實(shí)你說的最高線數(shù)并不是非常準(zhǔn)確。理論上，其實(shí)分辨率不僅受到編碼器體積的限制，同時也受到驅(qū)動器編碼器接口頻率的限制。

增量編碼器，外徑在20mm-30mm，7500 線

絕對編碼器：22-26 位

當(dāng)然，絕對編碼器還要分模擬輸出以及數(shù)字輸出的。

上面的值只是針對數(shù)字輸出的

對于模擬輸出的，其相當(dāng)于一個多極的旋轉(zhuǎn)變壓器，理論上，分辨率不受限制，取決于上位機(jī)采樣以及接口頻率。

單圈絕對值編碼器把軸細(xì)分成規(guī)定數(shù)量的測量步，最大的分辨率為13 位，這就意味著最大可區(qū)分8192 個位置+多圈絕對值編碼器不僅能在一圈內(nèi)測量角位移，而且能幸，J 用多步齒輪測量圈數(shù)。多圈的圈數(shù)為12 位，也就是說最

大4096 圈可以被識別。總的分辨率可達(dá)到25 位或者33，554，432 個測量步數(shù)。并行絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器傳輸位置值到估算電子裝置通過幾根電纜并行傳送。

 

絕對值編碼器信號輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出等，單圈低位數(shù)的編碼器一般用并行信號輸出，而高位數(shù)的和多圈的編碼器輸出信號不用并行信號（并行信號連接線多，易錯碼易損壞），一般為串行

或總線型輸出。其中串行最常用的是時鐘同步串聯(lián)信號（SSI）；總線型最常用的是PROFIBUS-DP 型，其他的還有DeviceNet, CAN, Interbus, CC-link 等；變送一體型輸出使用方便，但精度有所犧牲。