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？它們的內部結構和工作原理是什么樣的呢？

 

　　增量式編碼器

 

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

 

　　增量式編碼器的內部結構和工作原理

 

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

 

　　碼盤上刻有節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。

 

　　它們的節距和碼盤上的節距相等，并且兩組透光縫隙錯開1/4 節距，使得光電檢測器件輸出的信號在相位上相差90°電度角。當碼盤隨著被測轉軸轉動時，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換原理將電信號經過轉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方向。編碼器軸轉一圈會輸出固定的脈沖，脈沖數由編碼器光柵的線數決定。需要提高分辯率時，可利用90度相位差的 A、B 兩路信號進行倍頻或更換高分辯率編碼器。

 

　　Z相為每轉一個脈沖，用于基準點定位。它的優點是原理構造簡單，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動的絕對位置信息。

 

　　A、B兩點對應兩個光敏接受管，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相間組成，相鄰碼道的扇區數目是雙倍關系，碼盤上的碼道數就是它的二進制數碼的位數，在碼盤的一側是光源，另一側對應每一碼道有一光敏元件；當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平信號，形成二進制數。

 

　　這種編碼器的特點是不要計數器，在轉軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應的數字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有 N位二進制分辨率的編碼器，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，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、數據的可靠性大大提高了。

 

　　旋轉單圈絕對式編碼器，以轉動中測量光碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，當轉動超過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范圍360度以內的測量，稱為單圈絕對式編碼器。

 

　　如果要測量旋轉超過360度范圍，就要用到多圈絕對式編碼器。編碼器生產廠家運用鐘表齒輪機械的原理，當中心碼盤旋轉時，通過齒輪傳動另一組碼盤（或多組齒輪，多組碼盤），在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼，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，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制或循環二進制方式進行光電轉換的。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，根據讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設計可采用二進制碼、循環碼、二進制補碼等。

 

　　它的主要特點是：

 

　　1、可以直接讀出角度坐標的絕對值；

 

　　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制的位數來決定的，也就是說精度取決于位數。

 

　　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。

 

　　旋轉編碼器在國民經濟中的作用

 

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

　　旋轉編碼器主要應用于電梯、機床、電機配套、紡織、重載機械、醫療機械等OEM行業，其中電梯、機床和電機配套等屬于重點應用領域。

　　旋轉編碼器它將帶領編碼器產品生產行業走向市場領先地位。旋轉編碼器的出現對于編碼器生產行業來說是一個劃時代的巨變，讓我國的編碼器產品種類越來越多，給我們的生活也帶來了很多改變。隨著現代科技的不斷革新，應用于旋轉編碼器的高新技術越來越多不斷推動著編碼器向更高的層次發展，讓旋轉編碼器在市場中發揮的作用越來越明顯。