编码器介绍概念理解

编码器介绍

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1.什么是编码器

编码器本质是一种传感器，用来测量机械旋转或位移。编码器能够测量机械部件在运动时的位移位置或速度等信息，并将其转换成电信号。 编码器发送反馈信号，可用于确定位置，计数，速度或方向。

编码器可以根据不同的方式分出很多种类型。例如根据检测原理，可分为光学式、磁式、感应式和电容式；根据内部机械结构的运动方式，可分为线性编码器和旋转编码器；根据其刻度实现方法及信号输出形式，又可分为增量式、绝对式以及混合式三种；按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种。

2.增量式编码器和绝对式编码器

两种编码器总体结构上比较类似，都是由码盘、检测装置和放大整形电路构成，但是具体的码盘结构和输出信号含义不同。编码器可以产生增量或绝对信号，增量信号不表示特定位置，只表示位置已更改。

1）增量式编码器

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。

增量式编码器都有 A、B 两通道信号输出，这是因为增量式编码器的码盘上有错开一定角度的两圈线槽，这个角度会使得光电检测装置输出的两相信号相差 1/4 周期 (90°)。码盘的具体工作方式如下图所示。当码盘转动时，内圈和外圈的线槽会依次透过光线，光电检测装置检测到光线通断的变化，就会相应的输出脉冲信号，因为内外圈遮光和透光时候存在时间差，所以也就有了 A、B 两通道信号的相位差。
通过A、B相正交输出可以区分轮子的正反转，通过正交解码可以判断出电机在正转还是反转。

2）绝对式编码器

绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关，在接收设备断电重启后绝对式编码器无需寻找参考零点。
一个绝对式编码器有 N 条码道，它就能输出 N 位二进制数。这些二进制数与转轴的机械位置是固定的，和编码器外部因素无关，所以叫做绝对式编码器。
绝对编码器每一个位置对应不同的码，这意味着绝对编码器既提供位置已改变的指示，也提供编码器绝对位置的指示。

下图是一个简化版的绝对式编码器码盘

3）混合式绝对式编码器

混合式绝对式编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则和增量式编码器的输出信息完全相同。

3.编码器基本参数

4.补充

同时有的编码器还有一个Z相信号，即编码器机械零位信号，每当编码器转到机械零位，Z相输出一个脉冲，可用于矫正脉冲长时间的积分误差。

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参考资料

• 编码器介绍和应用
• [野火] 电机应用开发实战指南—基于 STM32