「技術」編碼器的工作原理及高速計數器程序編寫，一文看懂

來源 | 控制與傳動

編碼器是一種將旋轉位移轉換成一串數字脈衝信號的旋轉式傳感器，這些脈衝能用來控制角位移，如果編碼器與齒輪條或螺旋絲槓結合在一起，也可用於測量直線位移。

編碼器產生電信號後由數控制置CNC、可編程邏輯控制器PLC、控制系統等來處理。這些傳感器主要應用在下列方面：機牀、材料加工、電動機反饋系統以及測量和控制設備。在ELTRA編碼器中角位移的轉換採用了光電掃描原理。讀數系統是基於徑向分度盤的旋轉，該分度由交替的透光窗口和不透光窗口構成的。此係統全部用一個紅外光源垂直照射，這樣光就把盤子上的圖像投射到接收器表面上，該接收器覆蓋着一層光柵，稱爲準直儀，它具有和光盤相同的窗口。接收器的工作是感受光盤轉動所產生的光變化，然後將光變化轉換成相應的電變化。一般地，旋轉編碼器也能得到一個速度信號，這個信號要反饋給變頻器，從而調節變頻器的輸出數據。

編碼器一般分爲增量型與絕對型，它們存着最大的區別：在增量編碼器的情況下，位置是從零位標記開始計算的脈衝數量確定的，而絕對型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數確定的。在一圈裏，每個位置的輸出代碼的讀數是唯一的; 因此，當電源斷開時，絕對型編碼器並不與實際的位置分離。如果電源再次接通，那麼位置讀數仍是當前的，有效的; 不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標記。

現在編碼器的廠家生產的系列都很全，一般都是專用的，如電梯專用編碼器、機牀專用編碼器、伺服電機專用型編碼器等，並且編碼器都是智能型的，有各種並行接口可以與其它設備通訊。

編碼器是把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。前者成爲碼盤，後者稱碼尺.按照讀出方式編碼器可以分爲接觸式和非接觸式兩種.接觸式採用電刷輸出，一電刷接觸導電區或絕緣區來表示代碼的狀態是“1”還是“0”;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，採用光敏元件時以透光區和不透光區來表示代碼的狀態是“1”還是“0”。

按照工作原理編碼器可分爲增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈衝，用脈衝的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。

旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈衝，通過計數設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電後，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈衝過程中，也不能有干擾而丟失脈衝，不然，計數設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產結果出現後才能知道。解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，將參考位置修正進計數設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。爲此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

絕對編碼器由機械位置決定的每個位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什麼時候需要知道位置，什麼時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。

由於絕對編碼器在定位方面明顯地優於增量式編碼器，已經越來越多地應用於工控定位中。絕對型編碼器因其高精度，輸出位數較多，如仍用並行輸出，其每一位輸出信號必須確保連接很好，對於較複雜工況還要隔離，連接電纜芯數多，由此帶來諸多不便和降低可靠性，因此，絕對編碼器在多位數輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國生產的絕對型編碼器串行輸出最常用的是SSI(同步串行輸出)。

多圈絕對式編碼器。編碼器生產廠家運用鐘錶齒輪機械的原理，當中心碼盤旋轉時，通過齒輪傳動另一組碼盤(或多組齒輪，多組碼盤)，在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼，以擴大編碼器的測量範圍，這樣的絕對編碼器就稱爲多圈式絕對編碼器，它同樣是由機械位置確定編碼，每個位置編碼唯一不重複，而無需記憶。多圈編碼器另一個優點是由於測量範圍大，實際使用往往富裕較多，這樣在安裝時不必要費勁找零點，將某一中間位置作爲起始點就可以了，而大大簡化了安裝調試難度。多圈式絕對編碼器在長度定位方面的優勢明顯，已經越來越多地應用於工控定位中。

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