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編碼器的定義

編碼器(encoder)是一種用于運動控制的傳感器。它利用光電、電磁、電容或電感等感應(yīng)原理，檢測物體的機械位置及其變化，并將此信息轉(zhuǎn)換為電信號后輸出，作為運動控制的反饋，傳遞給各種運動控制裝置。

編碼器的用途

編碼器被廣泛應(yīng)用于需要精準確定位置及速度的場合，如機床、機器人、電機反饋系統(tǒng)以及測量和控制設(shè)備等。

編碼器的分類

編碼器的分類概覽

按照機械結(jié)構(gòu)形式，編碼器可以分為旋轉(zhuǎn)編碼器(rotary encoder)和線性編碼器(linear encoder)。

• 旋轉(zhuǎn)編碼器的應(yīng)用最為廣泛，主要用于測量機械設(shè)備的角度、速度或者電機的轉(zhuǎn)速。

  
  

• 線性編碼器主要用于測量線性位移，又可以分為拉線編碼器(wire draw encoder)和直線編碼器(line encoder)兩類。

  
  

• 拉線編碼器是拉線盒(wire draw mechanism)與旋轉(zhuǎn)編碼器的機械組合，通過拉線盒這種機械裝置將機械設(shè)備的直線運動轉(zhuǎn)化為圓周運動，從而可以使用旋轉(zhuǎn)編碼器進行測量線性位移。
  
  

• 直線編碼器通常由閱讀器(reader)和測量標尺(measuring ruler)組成，通過檢測閱讀器與測量標尺之間的相對位置，從而計算出機械位置及其變化。
  

按照電氣輸出形式，編碼器可以分為增量型編碼器(incremental encoder)和絕對值型編碼器(absolute encoder)。

• 增量型編碼器的輸出為周期性重復(fù)的信號，如方波或者正弦波脈沖。因此，可以分為方波增量型編碼器和正余弦波增量型編碼器。

  
  

• 方波增量型編碼器是最常用的編碼器之一，通過計算方波脈沖的數(shù)量和頻率得出長度和速度。方波增量型編碼器有電壓型輸出，如TTL（也稱長線驅(qū)動、線驅(qū)動或RS422）和HTL（也稱推挽輸出或推拉輸出）等，和開關(guān)型輸出，如NPN開路集電極輸出和PNP開路集電極輸出。

  
  

• 正余弦波增量型編碼器的輸出一般為1Vpp或者0.5Vpp的正弦波和余弦波，通過計算正余弦的幅值可以精確的細分出微小的角度。

• 絕對值型編碼器的輸出則是代表著實際位置的特定的數(shù)字編碼，不同的編碼規(guī)則對應(yīng)著不同的通信協(xié)議，也就是我們通常說的通信接口。

  
  

• 絕對值型編碼器常見的的通信接口有：

• 模擬量（如，4-20mA電流型輸出和0-10V電壓型輸出等）

• 并行口（如推挽輸出和開路集電極輸出等，每根線芯代表著二進制的一位數(shù)字）

• 串行口（如RS485，RS232, RS422等）

• 工業(yè)總線接口（如SSI, PROFIBUS, DeviceNet, CANOpen等）

• 工業(yè)以太網(wǎng)接口等（如PROFINET, Ethernet IP, EtherCAT, POWERLINK等）

  
  

• 絕對值型編碼器包含單圈絕對值型編碼器(Single-turn absolute encoder)和多圈絕對值型編碼器(Muliti-turn absolute encoder)。單圈絕對值型編碼器可以確定一圈范圍以內(nèi)的角度，而多圈絕對值型編碼器除了確定一圈范圍以內(nèi)的角度以外，還可以確定圈數(shù)。

按照檢測工作原理，編碼器可分為光電編碼器(optical encoder)、磁性編碼器(magnetic encoder)以及電感式編碼器(inductive encoder)和電容式編碼器(capacitive encoder)，等等。

• 光電編碼器采用光學(xué)檢測原理，一般檢測精度相對較高，但在戶外及惡劣環(huán)境下使用時需要較高的防護要求，并且不適宜在凝露的環(huán)境中使用。

  
  

• 磁性編碼器采用磁阻或者霍爾元件對磁性材料的角度或者位移值進行測量。同光學(xué)檢測原理相比，磁電式檢測原理具有抗振動、抗污染等特點，可應(yīng)用于傳統(tǒng)的光電編碼器不能適應(yīng)的領(lǐng)域。

按照機械安裝方式，編碼器還可分為實心軸型和空心軸型，其中空心軸型又可分為盲孔型和通孔型。用于伺服反饋的編碼器還常見錐孔型和錐軸型等安裝形式。

按照適用環(huán)境，編碼器可以還分為一般工業(yè)型，重載型和防爆型等。