編碼器按照信號輸出形式的話可以分為增量式、絕對式和混合式三種。那么這三種不同類型的編碼器分別是什么樣的呢？它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理是什么樣的呢？

 

　　增量式編碼器

 

　　增量式旋轉(zhuǎn)編碼器通過內(nèi)部兩個光敏接受管轉(zhuǎn)化其角度碼盤的時序和相位關(guān)系，得到其角度碼盤角度位移量的增加（正方向）或減少（負(fù)方向）。在接合數(shù)字電路特別是單片機后，增量式旋轉(zhuǎn)編碼器在角度測量和角速度測量較絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器更具有廉價和簡易的優(yōu)勢。

 

　　增量式編碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理

 

　　增量式編碼器主要由光源、碼盤、檢測光柵、光電檢測器件和轉(zhuǎn)換電路組成，如圖所示：

 

　　碼盤上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個透光縫隙之間代表一個增量周期；檢測光柵上刻有A、B 兩組與碼盤相對應(yīng)的透光縫隙，用以通過或阻擋光源和光電檢測器件之間的光線。

 

　　它們的節(jié)距和碼盤上的節(jié)距相等，并且兩組透光縫隙錯開1/4 節(jié)距，使得光電檢測器件輸出的信號在相位上相差90°電度角。當(dāng)碼盤隨著被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，檢測光柵不動，光線透過碼盤和檢測光柵上的透過縫隙照射到光電檢測器件上，光電檢測器件就輸出兩組相位相差90°電度角的近似于正弦波的電信號。

 

　　增量式編碼器利用光電轉(zhuǎn)換原理將電信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路的信號處理后，輸出三組方波脈沖A、B和 Z相。A、B兩組脈沖相位差90?，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。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。需要提高分辯率時，可利用90度相位差的 A、B 兩路信號進(jìn)行倍頻或更換高分辯率編碼器。

 

　　Z相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準(zhǔn)點定位。它的優(yōu)點是原理構(gòu)造簡單，機械平均壽命可在幾萬小時以上，抗干擾能力強，可靠性高，適合于長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息。

 

　　A、B兩點對應(yīng)兩個光敏接受管，A、B兩點間距為 S2,角度碼盤的光柵間距分別為S0和S1。通過輸出波形圖可知每個運動周期的時序。

 

　　我們把當(dāng)前的A、B輸出值保存起來，與下一個A、B輸出值做比較，就可以輕易的得出角度碼盤的運動方向。如果光柵格S0等于S1時，也就是S0和S1弧度夾角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度碼盤運動位移角度為S0弧度夾角的1/2，除以所消耗的時間，就得到此次角度碼盤運動位移角速度。

 

　　S0等于S1時，且S2等于S0的1/2時，1/4個運動周期就可以得到運動方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1個運動周期才可以得到運動方向位和位移角度了。我們常用的鼠標(biāo)也是這個原理。

 

　　絕對式編碼器

 

　　絕對式編碼器工作原理

 

　　絕對編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應(yīng)每一碼道有一光敏元件；當(dāng)碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號，形成二進(jìn)制數(shù)。

 

　　這種編碼器的特點是不要計數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有 N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。

 

　　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械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

 

　　絕對編碼器由機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，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。

 

　　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，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)廠家運用鐘表齒輪機械的原理，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，它同樣是由機械位置確定編碼，每個位置編碼唯一不重復(fù)，而無需記憶。

 

　　絕對式編碼器特點

 

　　絕對式編碼器是利用自然二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制方式進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設(shè)計可采用二進(jìn)制碼、循環(huán)碼、二進(jìn)制補碼等。

 

　　它的主要特點是：

 

　　1、可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對值；

 

　　2、沒有累積誤差；

 

　　3、電源切除后位置信息不會丟失。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數(shù)來決定的，也就是說精度取決于位數(shù)。

 

　　混合式編碼器

 

　　混合式編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測磁極位置，帶有絕對信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。

 

　　旋轉(zhuǎn)編碼器在國民經(jīng)濟中的作用

 

　　旋轉(zhuǎn)編碼器的主要功能就是用于監(jiān)測傳動系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動部件，旋轉(zhuǎn)編碼器包括傳感器在設(shè)計時充分考慮了安全要素。該產(chǎn)品的設(shè)計為我們的工作帶來了很大的效率，旋轉(zhuǎn)編碼器的使用為用戶在工作中提高了加工效率。

　　旋轉(zhuǎn)編碼器主要應(yīng)用于電梯、機床、電機配套、紡織、重載機械、醫(yī)療機械等OEM行業(yè)，其中電梯、機床和電機配套等屬于重點應(yīng)用領(lǐng)域。

　　旋轉(zhuǎn)編碼器它將帶領(lǐng)編碼器產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)走向市場領(lǐng)先地位。旋轉(zhuǎn)編碼器的出現(xiàn)對于編碼器生產(chǎn)行業(yè)來說是一個劃時代的巨變，讓我國的編碼器產(chǎn)品種類越來越多，給我們的生活也帶來了很多改變。隨著現(xiàn)代科技的不斷革新，應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)編碼器的高新技術(shù)越來越多不斷推動著編碼器向更高的層次發(fā)展，讓旋轉(zhuǎn)編碼器在市場中發(fā)揮的作用越來越明顯。