什么是編碼器？編碼器的種類和原理

隨著機電一體式的快速發展，傳感器作為信息反饋器件，對由計算機、信息反饋機構和執行器組成的開環和閉環系統的控制精度有著非常重要的影響。編碼器是將數字信息轉換成角度和長度等可執行變量的重要工具。比如傳感器測得的機械幾何位移通過光電轉換轉換成脈沖或數字，角度、轉速等物理量通過旋轉編碼器轉換成數字脈沖信號。在機電一體式系統中，編碼器具有機構緊湊、安裝方便、易于維護、工作可靠、精度高、響應快等特點，在自動化領域得到了廣泛的應用。本文主要討論編碼器的類型以及編碼器在產品中的應用。

 編碼器由光柵盤和光電檢測裝置兩部分組成，其工作原理是：光柵盤在圓盤上均勻開有固定數量的矩形孔，工作時圓盤旋轉，電子檢測裝置檢測輸出脈沖信號，從而達到變量轉換的目的。根據編碼器信號的原理，可分為絕對值編碼器和增量編碼器。

增量式編碼器將位移變量轉換成周期性的電信號，然后將這些電信號轉換成計數脈沖。脈沖數表示位移，并傳送給計算機。其工作過程是：以軸為中心的光電碼盤上有圓形明、暗刻線，光電碼盤的一側有光電發射裝置，另一側有接收和檢測裝置。光電盤會隨著測量的旋轉而變化，從而達到測量速度、旋轉方向、運動角度和相對距離的目的。增量式編碼器在使用中還存在一些缺陷，主要是因為增量式編碼器的初始位置依賴于計數裝置的內部存儲器。一旦因斷電或外界干擾導致脈沖丟失，編碼器零點就會偏移，無法通過計算得到偏移量，更談不上自校正。目前的增量式編碼器存在零點累積誤差、關機斷電記憶丟失、開機需要復位零點、抗干擾功能差等問題。

絕對式編碼器的基本結構類似于增量式編碼器，由發射元件、檢測元件、固定光柵和旋轉光柵組成。編碼器工作時，旋轉光柵隨著被測元件的旋轉而旋轉，發射元件發出的平行光束照射至光碼盤上，并與光碼盤另一側的檢測元件耦合。絕對式編碼器和增量式編碼器的區別在于，前者有很多光通道劃線，每個劃線都有自己的布局碼。絕對值編碼器采用這種多重比較的方法，避免了增量編碼器的缺陷，可以直接輸出數字信號。測量角度、距離等物理量時，不需要計數器，在有電噪聲或振動的惡劣環境下也能使用，抗干擾能力強。測量時，其位置取決于光學編碼器的機械位置，因此不需要記憶和參考點，也不需要回到原點，因此不會產生累積誤差，抗干擾性和可靠性強。