编码器简介

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前言

为了熟悉在增程项目中用到的发电机，其中涉及到编码器，随进行简单学习。

一、编码器

编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，或者称为码尺。

二、编码器的分类

1、分类

按照读出方式分类：接触式和非接触式；
按照工作原理分类：

增量式	绝对式
将位移转换为周期性的电信号，再把电信号转换成为计数脉冲，脉冲的个数表示位移的大小	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（准确的更高）

2、增量式编码器

每转过一个单位角度，输出一个脉冲信号（或正余弦信号）

2.1.信号输出

信号输出有正弦波信号（电流或电压）方波和（TTL、HTL）。

2.1.1方波增量式

集电极开路(PNP、NPN)，推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。

如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。

A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。

A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。

A、A-,B、B-,Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为0,衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离。

简单的说，旋转编码器的abz分别是A相，B相，Z相在编码器旋转的时候都会输出脉冲，三相的脉冲是各自独立的。按常用的编码器来说，A相和B相的单圈脉冲量是相等的，Z相为一圈一个脉冲。总之，ABZ都是信号线，如果编码器是1000脉冲的，那编码器轴转一圈AB两通道各输出1000个脉冲， Z输出1个脉冲。

2.1.2 正余弦增量式

为了进一步提高编码器的分辨率，则需要增加码盘刻线的密度。然而方波增量编码器的分辨率会受到两方面的制约。一方面，收到码盘尺寸的限制。60mm外径的编码器，物理刻线一般不超过10，000线。另一方面，输出频率与编码器的转速和分辨率成正比。更高分辨率意味着更高的输出频率，而高频率无法实现长距离传输。

虽然正余弦周期数（物理分辨率）看上去也不是很高，但是在控制器或者驱动器中，通过编码器输入电路处理和计算，每个正余弦周期都可以通过反正切插值运算细分为很多步，从而达到很高的分辨率。

X = Arctan（Sin（X）/Cos（X））

根据正弦和余弦信号的实时幅值，通过Arctan计算，可以确定编码器在此刻在这一个正余弦周期以内的确切位置（电角度）。取决于模数AD转换的分辨率和正余弦信号的质量，每个正余弦周期通常可以被细分为212至214步。编码器本身的每圈正余弦周期数，乘以每个正余弦周期的细分步数，构成了正余弦编码器通过细分后的每圈总分辨率。

细分后的每圈总分辨率=每圈周期数X 每个周期的细分步数

例如，每圈1024个周期的正余弦编码器，按13位细分后的总分辨率为：210 x 213 =210+13=223

值得注意的是，细分后的分辨率，是由控制器或驱动器通过输入电路处理计算得出的，并不是编码器直接输出的。

总结

方波增量编码器输出为正交的AB脉冲信号。将电从低电平变为高电平的变化称为上升沿。编码器的输出，就是一个上升沿到另一个上升沿周期性的重复。编码器的分辨率与码盘刻线一一对应，在编码器旋转一圈的过程中，这样的AB信号会周期性重复多次。如码盘刻线为1024道的编码器，则编码器旋转一圈将会有1024个这样的信号周期输出，也据此称该编码器的分辨率为1024线，或1024个脉冲，指的都是编码器每圈输出的信号周期数。