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編碼器作為一種轉(zhuǎn)換信號的器件，廣泛應(yīng)用于我們生活的四周,。

在智能車比賽中,，需要利用編碼器檢測車模的瞬時速度，實(shí)現(xiàn)對車模速度的閉環(huán)反饋控制,，從而使得小車的控制板能夠根據(jù)賽道路況的變化而執(zhí)行軟件給定的指令,，如加速、減速,、轉(zhuǎn)彎等,。

在天體探索中，科學(xué)家使用大型天文望遠(yuǎn)鏡對恒星進(jìn)行追蹤時,，天文望遠(yuǎn)鏡要達(dá)到一定的速度控制精度,，就需要選取合適的編碼器。此時對編碼器的要求非常高,，比如當(dāng)恒星速度為0.004%,，需要分辨率為26位的編碼器才能符合測速要求。

還有電梯專用型編碼器,、機(jī)床專用編碼器,、伺服電機(jī)專用型編碼器等等，可以說編碼器無處不在,。

從步進(jìn)電機(jī)到智能系統(tǒng),，編碼器究竟如何選擇？

圖片來源：OFweek維科網(wǎng)

那到底什么是編碼器呢,？

按照定義來看,，編碼器是將信號（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊,、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備,。

簡單理解就是，將人類不能直接理解的信號轉(zhuǎn)換成我們?nèi)祟惸軌蛑苯永斫獾男盘?，以便于我們對設(shè)備或器件進(jìn)行支配,。

編碼器根據(jù)刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式,、**值,、混合式。

增量式和**式較為常見,，但區(qū)別二者成為了困擾廣大用戶的難題,。

在這里只將增量式和**式做一個對比，讓用戶在將來選擇時,，能做出一個更好的選擇,。

兩者的工作原理各不相同：

1、增量式編碼器的工作原理：

增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖,，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小,。

拿倒水來形容，增量式編碼器好比,，找一個不知道大小的杯子往里面倒水,，當(dāng)?shù)節(jié)M一次，就把杯子清空一次,，再倒水,，最后根據(jù)倒?jié)M杯子的次數(shù)來計算距離。

從構(gòu)造上來看,，增量式編碼器由連接軸,、碼盤、光源和輸出電路等構(gòu)成,。其實(shí),，編碼器基本上都是這個構(gòu)成，下面就不再重復(fù)了,。

增量式編碼器由光電發(fā)射器件和接收器件獲得四組正弦波信號,，分別組合成A,、B,、C、D,每個正弦波相差90度相位差,，四組相差360度（即一個周波）,。將C、D信號反向,，疊加在A,、B兩相上，從而起到增強(qiáng)穩(wěn)定信號的作用;每轉(zhuǎn)輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位,。

由于A,、B兩相前后相差90度，故可通過比較A,、B兩相哪個在前來判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),。

通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位,。通過零位參考位和脈沖數(shù)量來計算距離和角度等參量,。

2、**式編碼器的工作原理

**式編碼器的碼盤上有許多道刻線,，用以編排編碼器上的每一個位置,。由于每一個位置都不一樣，想知道位移大小，只要知道起始位置和終止位置就可以了,，不用像增量式編碼器一樣需要一直計數(shù),。

還是拿倒水來舉例，**式編碼器好比,，找一個有刻度的,、更高的杯子，往里面倒水,，最后根據(jù)起始和終止的刻度來計算距離,。

從結(jié)構(gòu)上來看，**式編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線,，每道刻線依次以2線,、4線、8線,、16線……編排,，這樣，在編碼器的任意一個位置,，都可以通過讀取每道刻線的通,、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的二進(jìn)制編碼(格雷碼),，這也就是n位**編碼器,。

這樣的編碼器是由光電碼盤的機(jī)械位置（起、止位置）決定的,，不會受到停電,、外界干擾的影響，這也是**式編碼器的優(yōu)良特性之一,。

由于這一特性,，**式編碼器無需記憶，無需找零參考點(diǎn),，還不用一直計數(shù),，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了,。

基于**式編碼器的構(gòu)造,，它一定會面臨著一個問題：計數(shù)計到最大值。

為了解決這個問題,，從而出現(xiàn)了多圈**式編碼器,。

針對多圈**式編碼器，常見的有以下三種設(shè)計方案：

第一種,，在編碼器內(nèi)部,，用機(jī)械齒輪耦合多個軸,，用來計算總的圈數(shù)。

拿倒水舉例子,，也就是之前提到的那個有刻度的杯子,，當(dāng)這個杯子倒?jié)M了時，再找一個有刻度的,、更大的杯子,，把小杯子里的水倒進(jìn)大杯子里，最后大小杯子相加計算距離,。

第二種,，就是用電子計數(shù)器和電容器，來計算總共轉(zhuǎn)過的圈數(shù),。

還是拿倒水舉例子,，這一次當(dāng)有刻度的杯子倒?jié)M了時，把水倒出來,，使用計數(shù)器來計量倒?jié)M的次數(shù),，最后通過計數(shù)器和杯子相加來計算距離。

第三種,，在一些磁編碼器中,，采用韋根金線，并利用韋根效應(yīng)來計數(shù),。

以上的三種方法都需要付出一定的代價,，比如說第一種，因?yàn)橛玫搅藱C(jī)械齒輪,，會給編碼器帶來磨損,，使得精度降低。

至于構(gòu)成多圈**值編碼器的方案,，在這里不多過描述，感興趣的朋友可以去查閱相關(guān)資料,。

兩者因?yàn)楣ぷ髟砗蜋C(jī)械構(gòu)成不同,，產(chǎn)生了兩個非常大的區(qū)別：

1、通斷電記憶不同

增量式編碼器沒有記憶,，斷電重啟必須回到參考零位,，才能找到需要的位置，每次通斷電都要重新開始,。

最常見的增量式編碼器就是打印機(jī)掃描儀的定位,，每次打印機(jī)開機(jī)時，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響,，其實(shí)這是打印機(jī)在尋找參考零點(diǎn),，在這之后才能工作,。

而**式編碼器有記憶，斷電重啟不用回到零位,，即可知道目標(biāo)所在的位置,。這使得**式編碼器不會在過程中受到干擾，其抗干擾特性,、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高,。

2、碼盤不同

由于兩者的計數(shù)方式不相同,，兩者的碼盤也相差極大,。

碼盤的不同，是**式編碼器和增量式編碼器的最大區(qū)別之一,。

除以上區(qū)別外,，**式編碼器和增量式編碼器還有很多細(xì)小的區(qū)別：

3、輸出信號不同

增量式編碼器輸出的是脈沖信號,，而**式編碼器輸出的是一組二進(jìn)制的數(shù)值,。

4、計數(shù)量受限不同

增量式編碼器的轉(zhuǎn)數(shù)不受限制,，而**式編碼器不能超過轉(zhuǎn)數(shù)的量程,。

5、應(yīng)用領(lǐng)域不完全相同

有無斷點(diǎn)記憶使得增量式編碼器和**式編碼器在應(yīng)用領(lǐng)域上有很大的不同,，增量式編碼器更適合用于確定速度,，距離或運(yùn)動方向，而**式編碼器由于其特性在工控定位領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛,。

6,、價格不一樣

由于**式編碼器的優(yōu)良特質(zhì)，在價格上比增量式編碼器要高出一些,。

有了二者的區(qū)別,，我們再來看看要選擇編碼器的時候，需要注意哪些要素：

是否需要斷電保持

如果是需要持續(xù)性檢查的場合就必須使用**式編碼器,。

需要的測量精度

**式編碼器的精度比增量式編碼器的精度會更高一些,。

分辨率

編碼器的分辨率，即電機(jī)轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)一圈時編碼器輸出的脈沖個數(shù),。分辨率的高低是影響測速效果最為關(guān)鍵的因素之一,。

需要的最大速度

編碼器的測速方法分為三類：T法、N法和M/T法,。

一般來講,，T法在低速區(qū)測速效果**，M法在高速區(qū)優(yōu)于T法,。M/T法實(shí)現(xiàn)的方法比M和T法都要高很多,，但在大多數(shù)情況下,，其測速精度也有優(yōu)于兩種。

需要的碼盤材質(zhì)

編碼器碼盤的材料有玻璃,、金屬,、塑料。

玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線,，其熱穩(wěn)定性好,，精度高。

金屬碼盤直接以通和不通刻線,，不易碎,，但由于金屬有一定的厚度，精度可能會受到影響,，其熱穩(wěn)定性也要比玻璃的差很多,。

塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低,，但精度,、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些,。

編碼器的選擇除了以上列舉的因素外,，還要很多其他的因素，具體的要基于使用的場合及環(huán)境做出選擇,。

**的選擇方法肯定是直接和生產(chǎn)廠商進(jìn)行溝通,，向他們傳達(dá)自己的需要以及自己顧慮的問題，他們會給出很好的建議,。屆時,，就可以根據(jù)自己的了解去考慮他們的建議了。

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