什么是编码器

                                       什么是编码器

　　编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据编制、转换为可用以通讯、传输和存储之形式的设备。

　　编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“１”还是“０”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“１”还是“０”。

按照工作原理编码器可分为增量式和**式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。**式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

　　工业控制中的定位，接近开关、光电开关的应用已经相当成熟了，而且很好用。可是，随着工控的不断发展，又有了新的要求，这样，选用旋转编码器的应用优点就突出了：

　　信息化：除了定位，控制室还可知道其具体位置；

　　柔性化：定位可以在控制室柔性调整；

　　现场安装的方便和**、长寿：拳头大小的一个旋转编码器，可以测量从几个μ到几十几百米的距离，n个工位，只要解决一个旋转编码器的**安装问题，可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦，容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，其使用寿命往往很长。

　　多功能化：除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，对于变频器，步进电机等的应用尤为重要。

　　经济化：对于多个控制工位，只需一个旋转编码器的成本，以及更主要的安装、维护、损耗成本降低，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。

　　如上所述优点，旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合。

　　旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。

　　解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。

　　比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。

　　这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了**编码器的出现。

　　**型旋转光电编码器，因其每一个位置****、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。

　　**编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的**的2进制编码（格雷码），这就称为n位**编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。

　　**编码器由机械位置决定的每个位置的**性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。

　　由于**编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。**型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，**编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或总线型输出，德国生产的**型编码器串行输出*常用的是SSI（同步串行输出）。

　　旋转单圈**式编码器，以转动中测量光码盘各道刻线，以获取**的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合**编码**的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈**式编码器。

　　如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈**式编码器。　

　　编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的**编码器就称为多圈式**编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码**不重复，而无需记忆。

　　多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。

　　多圈式**编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。

　　**型旋转编码器的机械安装使用：

　　**型旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速端安装、辅助机械装置安装等多种形式。

　　高速端安装：安装于动力马达转轴端（或齿轮连接），此方法优点是分辨率高，由于多圈编码器有４０９６圈，马达转动圈数在此量程范围内，可充分用足量程而提高分辨率，缺点是运动物体通过减速齿轮后，来回程有齿轮间隙误差，一般用于单向高精度控制定位，例如轧钢的辊缝控制。另外编码器直接安装于高速端，马达抖动须较小，不然易损坏编码器。

　　低速端安装：安装于减速齿轮后，如卷扬钢丝绳卷筒的轴端或*后一节减速齿轮轴端，此方法已无齿轮来回程间隙，测量较直接，精度较高，此方法一般测量长距离定位，例如各种提升设备，送料小车定位等。

　　辅助机械安装：

　　常用的有齿轮齿条、链条皮带、摩擦转轮、收绳机械等。

　　光学编码器功能特点

　　‧ 采用反射式感应技术

　　‧ 表面贴装无引脚封装

　　‧ 提供两通道模拟信号输出

　　‧ 计数频率：20 KHz

　　‧ 采单一5.0V电源运作

　　‧ 工作温度：-10到70oC

　　‧ 编码分辨率：180 LPI

　　‧ 符合RoHS环保标准要求

　　编码器工作原理

　　**脉冲编码器:APC

　　增量脉冲编码器:SPC

　　两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件.

　　旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。

　　增量型编码器与**型编码器的区分

　　编码器如以信号原理来分，有增量型编码器,**型编码器。

　　增量型编码器 (旋转型)

　　工作原理:

　　由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

　　由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

　　编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。

　　分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。

　　信号输出:

　　信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。

　　信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。

　　如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。

　　A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。

　　A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。

　　A、A-，B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为0，衰减*小，抗干扰*佳，可传输较远的距离。

　　对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。

　　对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米。