旋转编码器工作原理及分类

编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。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用代码“1”还是“0”表示其状态；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用代码“1”还是“0”表示其状态，通过“1”和“0”的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通信、传输和储存。编码器工作原理如图4-30所示。

图4-30 旋转编码器工作原理图

编码器按照工作原理可分为增量式和绝对式两类。

1.增量型编码器（旋转型）

由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，由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°相位差（相对于一个周波为360°），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°，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。

增量式编码器的问题：增量型编码器存在零点累计误差，抗干扰较差，接收设备的停机需断电记忆，开机应找零或参考位等问题，这些问题如选用绝对型编码器可以解决。(www.xing528.com)

增量型编码器的一般应用：测速，测转动方向，测移动角度、距离（相对）。

2.绝对型编码器（旋转型）

绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，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次方的唯一的二进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。

绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无须记忆，无须找参考点，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。

旋转单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360°时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围360°以内的测量，称为单圈绝对值编码器。

如果要测量旋转超过360°范围，就要用到多圈绝对值编码器。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，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无须记忆。

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。