编码器基础与种类


在传感器中,编码器顾名思义,其就是将特定格式的编码进行读取的设备。

编码器用来测量旋转、线性运动的精确位移,广泛应用于任何使用闭环控制的领域,可以说是有可控制运动的地方,就可能有编码器的身影。

编码器基础

而与计算机中的编码储存方式不同的是,计算机的中的编码将0、1储存于的芯片或磁盘中,于介质中的任何物理位置,且数据可以擦写;而编码器在储存编码的同时,需编码与物理位置严格的一一对应,其介质可以是:玻璃、金属、磁铁等,且生产后则不能修改。

如下图为光电编码器使用的动件编码图案:


编码器测量时主要分为两部分:动件与静件。 所有的编码器均将位置信息以不同的方式储存于动件上,而不同的储存方式配合不同的读取方式,带来的是性能、成本上的差异性:

按原理分类

    根据原理不同,主要有以下种类:
  • 光电编码器:将编码刻线于动件上,以改变刻线的透光性,来代表0、1实现编码,通过识别编码来对应位置
  • 电容、电感、旋变编码器:对动、静件上的电路线圈进行设计,通过动静件的电磁转化来测量位置
  • 磁编码器:将磁铁的NS极以特殊图案的方式磁化于磁铁上,通过读取磁场的强度来确定位置

上面三大种技术中,光电编码器的唯一对应性使其精度最高,而电容、电感、磁技术均是以电磁技术为主,其精度上逊于光电编码器,但是却拥有更多光电编码器不能达到的优点。

按输出分类

    根据输出不同,主要分为以下类:
  • 绝对值编码器:
    • 单圈绝对值编码器:可探知于360˚内的绝对角度
    • 多圈绝对值编码器:可探知360˚内的绝对角度,并且可以记录当前的圈数
  • 增量编码器:
    • 方波增量编码器:输出为相位差90˚的方波
    • 弦波增量编码器:输出为相位差90˚的弦波

绝对值编码器发出的是数字信号,且拥有一定的数据格式规定,需要上位器拥有通信器件。

增量编码器输出的是模拟信号,方波增量编码器使用方波的状态变换来表示当前的位置,弦波增量编码器使用弦波模拟量来表示状态,下位机通过ADC模数转换后获取位置。