编码器的编码原理和位置测量,你了解吗？

编码器好比人的眼睛，它与自动化软件配合，知道电机轴或负载处于当前位置，在工业上，一般采用光电编码器，以下是简要说明。
 
光电编码器是在一个很薄很轻的圆盘子上，它通过精密仪器腐蚀和雕刻许多微小的缝隙。相当于将一个360度分成许多相等的部分， 比如成1024组，这样每组之间的角度差是360／1024度＝0.3515625度。
 
然后有一个精确的光源，安装在码盘的一边，码盘的另一边会有一个接收器。它由光敏电阻和放大整形电路组成，当码盘转动时，间隙通过。接收器瞬时接收光脉冲，经电路处理后输出电脉冲信号，使码盘旋转一圈，会对应输出1024个脉冲，第一个脉冲位置如果是0，第二个脉冲位置就是0.3515625°，第三个脉冲位置是0.3515625°＊2。

（图来自电工之家 下同）

这样，只要仪器能读出脉冲数，就可以知道编码器对应的位置。如果编码器安装在电机轴上，则电机轴与编码器刚性连接，它们之间的位置关系将一一对应。通过读取编码器脉冲，可以知道电机轴的位置。
 
而电机轴，比如会通过同步带，齿轮，链条等带动一些负载，如控制螺杆，这就是所谓的电子传动比关系。当马达旋转一圈时，螺杆将向前移动多少毫米。这样，就可以读取相应编码器输出的脉冲数。通过脉冲的个数，可以推断螺杆的当前位置。
 
但是编码器是圆形的，如果无限旋转，角度将是无限的，因此设计了一种增量式编码器。每转一圈，输出三组信号ABZ，其中AB是一样的脉冲。例如，在上面提到的一个圆中有1024个脉冲。AB相位脉冲对应于一个圆中的圆角，两个脉冲处于正交状态。如果是正的还是负的，我们可以通过判断AB相脉冲的上升和下降顺序来判断编码器是顺时针旋转还是逆时针旋转。

另外，还有一个Z相脉冲，因为虽然圆会继续旋转，角度也会无穷大，但它们每周都会重复出现。零相脉冲固定在圆的某一位置，编码器每转只输出一个零相脉冲。
 
因此，以Z相脉冲为基准点，系统每次读取一次脉冲，即可将最大角度控制在360度° 在内部，它相当于一个零参考点。

这样，即使断开系统，重新通电，只要能找到参考点，就可以知道丝杆的初始位置。
 
以上这种定位叫增量坐标系，所以编码器就是增量型编码器。
 
此外，编码器还具有磁电模式。例如，编码器上处理了许多南北间隔的小磁铁。信号由霍尔读出，输出信号也被放大整形为电脉冲。这类似于光电编码器，价格会更便宜，可靠性会更高，但精度会比光电编码器差。