旋转编码器的常见类型

一、引言

在工业自动化和精密测量领域中，旋转编码器是一种不可或缺的设备。它能够将旋转位置或旋转量转换成模拟或数字信号，为控制系统提供精确的位置和速度信息。随着技术的不断发展，旋转编码器的类型也日益丰富。本文将详细介绍旋转编码器的常见类型，包括增量式编码器和绝对式编码器两大类，并对它们的特点、工作原理、应用场合等进行深入探讨。

二、旋转编码器概述

旋转编码器是一种将旋转位置或旋转量转换成模拟或数字信号的机电设备。它通常装设在旋转物体中垂直旋转轴的一面，通过内部的光电转换或电磁感应原理，将旋转角度、速度等物理量转换为相应的电信号输出。旋转编码器广泛应用于数控机床、机器人、医疗设备、自动化设备等领域，是实现精确控制和位置反馈的关键元件。

三、旋转编码器的常见类型

旋转编码器按其输出信号的性质和工作原理可分为多种类型，其中最常见的是增量式编码器和绝对式编码器两大类。

增量式编码器

（1）定义与特点

增量式编码器，也称为相对型编码器或计数式编码器，是一种利用检测脉冲的方式来计算转速及位置的编码器。它通过输出每圈的脉冲数（PPR）对一个360°圆周进行分割，也称为分辨率。每个脉冲周期的变化代表了一定角度变化，这样预先分割角度到每个周期并读取计数周期变化的方式为“增量编码”。增量式编码器输出一般是A、B、Z三相信号，A和B的输出相差1/4个周期，正转时相差1/4，反转时相差3/4，以此可以判断编码器的正反转；Z相是每圈仅提供一次脉冲，用于基准点定位。

（2）工作原理

增量式编码器的工作原理是基于光电转换原理。当电机旋转时，编码器内部的光栅盘也会随之旋转。光栅盘上刻有等间距的透光槽和遮光槽，当光源发出的光线通过光栅盘时，会被遮光槽和透光槽交替遮挡和透过，从而在光电检测器上产生一系列脉冲信号。这些脉冲信号的频率和相位与电机的转速和转向有关，通过解码电路处理后，可以输出相应的转速和位置信息。

（3）应用场合

增量式编码器广泛应用于需要测量转速和位置的场合，如数控机床、机器人、自动化设备等。由于其结构简单、成本低廉、分辨率高等优点，增量式编码器在工业自动化领域得到了广泛应用。

绝对式编码器

（1）定义与特点

绝对式编码器，也称为固定式编码器或独立式编码器，是一种直接输出旋转轴位置信息的编码器。它不需要通过计数脉冲来累计位置信息，而是直接通过读取码盘上的编码信息来获取当前位置值。绝对式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。

（2）工作原理

绝对式编码器的工作原理是基于光电转换或电磁感应原理。编码器内部有一个多道刻线的光码盘（或电磁感应盘），每道刻线依次以2线、4线、8线、16线等编排。当电机旋转时，光码盘（或电磁感应盘）也会随之旋转。通过读取每道刻线的通、暗状态（或电磁感应状态），可以获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的二进制编码（格雷码），这就是当前位置的数字码。

（3）应用场合

绝对式编码器广泛应用于需要高精度定位和测量的场合，如精密机械、医疗设备、航空航天等。由于其无需记忆、无需找参考点、抗干扰能力强等优点，绝对式编码器在要求高精度和高可靠性的应用中得到了广泛应用。

四、总结

旋转编码器作为工业自动化和精密测量领域中的重要设备，其类型繁多、功能各异。本文详细介绍了增量式编码器和绝对式编码器两大类常见类型的定义、特点、工作原理和应用场合等方面的内容。增量式编码器通过检测脉冲的方式来计算转速及位置信息，具有结构简单、成本低廉、分辨率高等优点；而绝对式编码器则直接输出旋转轴位置信息，具有无需记忆、无需找参考点、抗干扰能力强等优点。在实际应用中，应根据具体需求选择合适的编码器类型以实现精确控制和位置反馈。