一、引言

在工業(yè)自動化和精密測量領域中，旋轉(zhuǎn)編碼器是一種不可或缺的設備。它能夠?qū)⑿D(zhuǎn)位置或旋轉(zhuǎn)量轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字信號，為控制系統(tǒng)提供精確的位置和速度信息。隨著技術的不斷發(fā)展，旋轉(zhuǎn)編碼器的類型也日益豐富。本文將詳細介紹旋轉(zhuǎn)編碼器的常見類型，包括增量式編碼器和絕對式編碼器兩大類，并對它們的特點、工作原理、應用場合等進行深入探討。

二、旋轉(zhuǎn)編碼器概述

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種將旋轉(zhuǎn)位置或旋轉(zhuǎn)量轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字信號的機電設備。它通常裝設在旋轉(zhuǎn)物體中垂直旋轉(zhuǎn)軸的一面，通過內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換或電磁感應原理，將旋轉(zhuǎn)角度、速度等物理量轉(zhuǎn)換為相應的電信號輸出。旋轉(zhuǎn)編碼器廣泛應用于數(shù)控機床、機器人、醫(yī)療設備、自動化設備等領域，是實現(xiàn)精確控制和位置反饋的關鍵元件。

三、旋轉(zhuǎn)編碼器的常見類型

旋轉(zhuǎn)編碼器按其輸出信號的性質(zhì)和工作原理可分為多種類型，其中最常見的是增量式編碼器和絕對式編碼器兩大類。

增量式編碼器

（1）定義與特點

增量式編碼器，也稱為相對型編碼器或計數(shù)式編碼器，是一種利用檢測脈沖的方式來計算轉(zhuǎn)速及位置的編碼器。它通過輸出每圈的脈沖數(shù)（PPR）對一個360°圓周進行分割，也稱為分辨率。每個脈沖周期的變化代表了一定角度變化，這樣預先分割角度到每個周期并讀取計數(shù)周期變化的方式為“增量編碼”。增量式編碼器輸出一般是A、B、Z三相信號，A和B的輸出相差1/4個周期，正轉(zhuǎn)時相差1/4，反轉(zhuǎn)時相差3/4，以此可以判斷編碼器的正反轉(zhuǎn)；Z相是每圈僅提供一次脈沖，用于基準點定位。

（2）工作原理

增量式編碼器的工作原理是基于光電轉(zhuǎn)換原理。當電機旋轉(zhuǎn)時，編碼器內(nèi)部的光柵盤也會隨之旋轉(zhuǎn)。光柵盤上刻有等間距的透光槽和遮光槽，當光源發(fā)出的光線通過光柵盤時，會被遮光槽和透光槽交替遮擋和透過，從而在光電檢測器上產(chǎn)生一系列脈沖信號。這些脈沖信號的頻率和相位與電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向有關，通過解碼電路處理后，可以輸出相應的轉(zhuǎn)速和位置信息。

（3）應用場合

增量式編碼器廣泛應用于需要測量轉(zhuǎn)速和位置的場合，如數(shù)控機床、機器人、自動化設備等。由于其結構簡單、成本低廉、分辨率高等優(yōu)點，增量式編碼器在工業(yè)自動化領域得到了廣泛應用。

絕對式編碼器

（1）定義與特點

絕對式編碼器，也稱為固定式編碼器或獨立式編碼器，是一種直接輸出旋轉(zhuǎn)軸位置信息的編碼器。它不需要通過計數(shù)脈沖來累計位置信息，而是直接通過讀取碼盤上的編碼信息來獲取當前位置值。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數(shù)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。

（2）工作原理

絕對式編碼器的工作原理是基于光電轉(zhuǎn)換或電磁感應原理。編碼器內(nèi)部有一個多道刻線的光碼盤（或電磁感應盤），每道刻線依次以2線、4線、8線、16線等編排。當電機旋轉(zhuǎn)時，光碼盤（或電磁感應盤）也會隨之旋轉(zhuǎn)。通過讀取每道刻線的通、暗狀態(tài)（或電磁感應狀態(tài)），可以獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的二進制編碼（格雷碼），這就是當前位置的數(shù)字碼。

（3）應用場合

絕對式編碼器廣泛應用于需要高精度定位和測量的場合，如精密機械、醫(yī)療設備、航空航天等。由于其無需記憶、無需找參考點、抗干擾能力強等優(yōu)點，絕對式編碼器在要求高精度和高可靠性的應用中得到了廣泛應用。

四、總結

旋轉(zhuǎn)編碼器作為工業(yè)自動化和精密測量領域中的重要設備，其類型繁多、功能各異。本文詳細介紹了增量式編碼器和絕對式編碼器兩大類常見類型的定義、特點、工作原理和應用場合等方面的內(nèi)容。增量式編碼器通過檢測脈沖的方式來計算轉(zhuǎn)速及位置信息，具有結構簡單、成本低廉、分辨率高等優(yōu)點；而絕對式編碼器則直接輸出旋轉(zhuǎn)軸位置信息，具有無需記憶、無需找參考點、抗干擾能力強等優(yōu)點。在實際應用中，應根據(jù)具體需求選擇合適的編碼器類型以實現(xiàn)精確控制和位置反饋。