旋轉(zhuǎn)編碼器是一種機(jī)電設(shè)備，可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成有用的電信號(hào)。它們監(jiān)測(cè)：

· 位置

· 線性距離

· 速度

· 角位移

· 旋轉(zhuǎn)方向

市場(chǎng)上編碼器主要有兩種類(lèi)型 - 增量型編碼器和絕對(duì)型編碼器。增量型編碼器為編碼器上的每個(gè)增量提供一個(gè)脈沖（方波周期）。絕對(duì)型編碼器為編碼器上的每個(gè)增量提供一個(gè)唯一的編碼值。多圈版本絕對(duì)型編碼器還將圈數(shù)包括在編碼值中。

增量型編碼器

在軸旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)產(chǎn)生的方波（脈沖）的數(shù)量被稱為分辨率。例如，一個(gè)分辨率為1024的編碼器在軸旋轉(zhuǎn)360°時(shí)將產(chǎn)生1024個(gè)脈沖。當(dāng)參考起始點(diǎn)，產(chǎn)生的脈沖數(shù)能表示當(dāng)前軸的位置。當(dāng)斷電重啟時(shí)，編碼器不保留位置值。

常見(jiàn)的增量型編碼器通常有3個(gè)輸出通道：通道A，B，Z。通道A，B相互偏移90°，可用于監(jiān)測(cè)軸的旋轉(zhuǎn)方向。如果通道A先于通道B（下圖1），則軸在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，增量在向上計(jì)數(shù)。如果通道B先于通道A（下圖2），則軸在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，增量在向下計(jì)數(shù)。

軸旋轉(zhuǎn)360°一周的過(guò)程中只產(chǎn)生一個(gè)Z脈沖信號(hào)。這被稱為零點(diǎn)或參考標(biāo)記。這是一個(gè)參考點(diǎn)（或索引 "idx"），在這里開(kāi)始計(jì)算A和B脈沖。很多時(shí)候，基于機(jī)器結(jié)構(gòu)很難對(duì)準(zhǔn)Z標(biāo)記，所以使用接近開(kāi)關(guān)作為參考點(diǎn)。

高端的增量型編碼器還包括通道A、B和Z的反轉(zhuǎn)（鏡像）狀態(tài)。通過(guò)監(jiān)測(cè)反轉(zhuǎn)和非反轉(zhuǎn)狀態(tài)之間的電壓降，可以過(guò)濾和去除電氣噪聲。這對(duì)于有長(zhǎng)電纜的應(yīng)用特別有用。

增量型編碼器可以有HTL或TTL信號(hào)電平。

· HTL - 輸出信號(hào)電平和極性與電源電壓相同。例如，如果電源電壓是+24 VDC，輸出信號(hào)就是+24 VDC。

· TTL - 無(wú)論電源電壓如何，輸出信號(hào)電平為5 VDC，極性與電源電壓相同。例如，如果電源電壓是+24 VDC，輸出信號(hào)是+5 VDC。

增量型編碼器使用兩種不同類(lèi)型的技術(shù)：

光電和磁性。

光電型編碼器通過(guò)蝕刻在涂層玻璃盤(pán)上的間隙來(lái)通光束。當(dāng)連續(xù)光束被打段時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脈沖。光電型編碼器具有非常高的精度和分辨率。但是，它們制造起來(lái)很復(fù)雜、困難和昂貴。它們?cè)诟邲_擊和振動(dòng)的應(yīng)用中也容易斷裂。

磁性編碼器通過(guò)在芯片上旋轉(zhuǎn)磁鐵并測(cè)量磁場(chǎng)的變化。這一信息被轉(zhuǎn)換成一系列的脈沖。這是一個(gè)簡(jiǎn)單、緊湊的設(shè)計(jì)，可以承受高強(qiáng)度的沖擊和振動(dòng)。

與標(biāo)準(zhǔn)的磁性編碼器相比，光電編碼器更準(zhǔn)確，能夠提供更高的分辨率和速度。磁性技術(shù)的好處是能夠裝入更小的外殼，非常堅(jiān)固，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可以降低制造成本。

對(duì)編碼器有經(jīng)驗(yàn)的人通常認(rèn)為磁性技術(shù)不如光學(xué)技術(shù)，因?yàn)樗鼈兊木群晚憫?yīng)時(shí)間下降。ifm的磁性編碼器系列優(yōu)于市場(chǎng)上常見(jiàn)的磁性編碼器，與光電編碼器性能相當(dāng)。這是通過(guò)使用一個(gè)32位、66兆赫的微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該微控制器通過(guò)剔除噪聲來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的精度。它在響應(yīng)速度上也幾乎沒(méi)有滯后。

· 模擬量采樣

· 噪聲和延時(shí)補(bǔ)償

· 放大器

· 快速采樣和數(shù)據(jù)處理

絕對(duì)型編碼器

相對(duì)于增量型編碼器，絕對(duì)式編碼器為軸的每個(gè)角度位置提供一個(gè)唯一的數(shù)值。

單圈編碼器將一個(gè)機(jī)械旋轉(zhuǎn)周期（0...360°）分成一定數(shù)量的測(cè)量點(diǎn)，由編碼器的分辨率決定。

多圈編碼器提供一個(gè)唯一的編碼值，包括圓盤(pán)上的位置（分辨率）和齒輪組的位置（圈數(shù)）。

· 常見(jiàn)的絕對(duì)編碼器分辨率有10位（1024步）、11位（2048步）、12位（4096步）和13位（8192步）。當(dāng)分辨率與圈數(shù)相結(jié)合時(shí)，唯一的步數(shù)可能用24位或更高位數(shù)來(lái)表示。

· 絕對(duì)型編碼器可提供并行、串行或現(xiàn)場(chǎng)總線輸出來(lái)傳輸軸的位置數(shù)據(jù)。

· 并行輸出要求每一位信息都對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出。例如，一個(gè)12位的并行輸出需要12個(gè)單獨(dú)的輸出來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。

· 同步串行接口（SSI）是一種串行傳輸編碼器位置數(shù)據(jù)的方法。

· 常見(jiàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線輸出包括DeviceNet、ProfiNet、Profibus、CANopen、Ethernet IP和EtherCAT。ifm編碼器有ProfiNet、Profibus和CANopen接口的。

· ifm提供支持IO-Link的編碼器，以提供診斷信息，并易于集成到您的控制架構(gòu)中。

一表對(duì)比，選擇最合適的產(chǎn)品

本期編碼器介紹到此告一段落，下面讓我們通過(guò)一道互動(dòng)小問(wèn)題猜猜下一期易學(xué)易用主角。

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