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編碼器作為一種轉換信號的器件，廣泛應用于我們生活的四周。

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

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

此外，還有電梯專(zhuān)用型編碼器、機床專(zhuān)用編碼器、伺服電機專(zhuān)用型編碼器等等，可以說(shuō)編碼器無(wú)處不在。

從步進(jìn)電機到智能系統，編碼器究竟如何選擇？

圖片來(lái)源：OFweek維科網(wǎng)

那到底什么是編碼器呢？

按照定義來(lái)看，編碼器是將信號（如比特流）或數據進(jìn)行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。

簡(jiǎn)單理解就是，將人類(lèi)不能直接理解的信號轉換成我們人類(lèi)能夠直接理解的信號，以便于我們對設備或器件進(jìn)行支配。

編碼器根據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(jiàn)，但區別二者成為了困擾廣大用戶(hù)的難題。

因此，在這里只將增量式和**式做一個(gè)對比，讓用戶(hù)在將來(lái)選擇時(shí)，能做出一個(gè)更好的選擇。

首先，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換成周期性的電信號，再把這個(gè)電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個(gè)數表示位移的大小。

拿倒水來(lái)形容，增量式編碼器好比，找一個(gè)不知道大小的杯子然后往里面倒水，當倒滿(mǎn)一次，就把杯子清空一次，然后再倒水，最后根據倒滿(mǎn)杯子的次數來(lái)計算距離。

從構造上來(lái)看，增量式編碼器由連接軸、碼盤(pán)、光源和輸出電路等構成。其實(shí)，編碼器基本上都是這個(gè)構成，下面就不再重復了。

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(gè)正弦波相差90度相位差，四組相差360度（即一個(gè)周波）。將C、D信號反向，疊加在A(yíng)、B兩相上，從而起到增強穩定信號的作用;另外，每轉輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。

由于A(yíng)、B兩相前后相差90度，故可通過(guò)比較A、B兩相哪個(gè)在前來(lái)判別編碼器的正轉與反轉。

通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。通過(guò)零位參考位和脈沖數量來(lái)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(pán)上有許多道刻線(xiàn)，用以編排編碼器上的每一個(gè)位置。由于每一個(gè)位置都不一樣，所以想知道位移大小，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。

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

從結構上來(lái)看，**式編碼器光碼盤(pán)上有許多道光通道刻線(xiàn)，每道刻線(xiàn)依次以2線(xiàn)、4線(xiàn)、8線(xiàn)、16線(xiàn)……編排，這樣，在編碼器的任意一個(gè)位置，都可以通過(guò)讀取每道刻線(xiàn)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(pán)的機械位置（起、止位置）決定的，因而不會(huì )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(wú)需記憶，無(wú)需找零參考點(diǎn)，而且還不用一直計數，因此，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。

基于**式編碼器的構造，它一定會(huì )面臨著(zhù)一個(gè)問(wèn)題：計數計到最大值。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，從而出現了多圈**式編碼器。

針對多圈**式編碼器，常見(jiàn)的有以下三種設計方案：

第一種，在編碼器內部，用機械齒輪耦合多個(gè)軸，用來(lái)計算總的圈數。

拿倒水舉例子，也就是之前提到的那個(gè)有刻度的杯子，當這個(gè)杯子倒滿(mǎn)了時(shí)，再找一個(gè)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，就是用電子計數器和電容器，來(lái)計算總共轉過(guò)的圈數。

還是拿倒水舉例子，這一次當有刻度的杯子倒滿(mǎn)了時(shí)，把水倒出來(lái)，同時(shí)使用計數器來(lái)計量倒滿(mǎn)的次數，最后通過(guò)計數器和杯子相加來(lái)計算距離。

第三種，在一些磁編碼器中，采用韋根金線(xiàn)，并利用韋根效應來(lái)計數。

以上的三種方法都需要付出一定的代價(jià)，比如說(shuō)第一種，因為用到了機械齒輪，所以會(huì )給編碼器帶來(lái)磨損，使得精度降低。

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

兩者因為工作原理和機械構成不同，產(chǎn)生了兩個(gè)非常大的區別：

1、通斷電記憶不同

增量式編碼器沒(méi)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(kāi)始。

最常見(jiàn)的增量式編碼器就是打印機掃描儀的定位，每次打印機開(kāi)機時(shí)，我們都能聽(tīng)到噼哩啪啦的一陣響，其實(shí)這是打印機在尋找參考零點(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，即可知道目標所在的位置。這使得**式編碼器不會(huì )在過(guò)程中受到干擾，其抗干擾特性、數據的可靠性大大提高。

2、碼盤(pán)不同

由于兩者的計數方式不相同，因此兩者的碼盤(pán)也相差極大。

碼盤(pán)的不同，是**式編碼器和增量式編碼器的最大區別之一。

除以上區別外，**式編碼器和增量式編碼器還有很多細小的區別：

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)制的數值。

4、計數量受限不同

增量式編碼器的轉數不受限制，而**式編碼器不能超過(guò)轉數的量程。

5、應用領(lǐng)域不完全相同

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

6、價(jià)格不一樣

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

有了二者的區別，我們再來(lái)看看要選擇編碼器的時(shí)候，需要注意哪些要素：

是否需要斷電保持

如果是需要持續性檢查的場(chǎng)合就必須使用**式編碼器。

需要的測量精度

相對而言，**式編碼器的精度比增量式編碼器的精度會(huì )更高一些。

分辨率

編碼器的分辨率，即電機轉子軸旋轉一圈時(shí)編碼器輸出的脈沖個(gè)數。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(lèi)：T法、N法和M/T法。

一般來(lái)講，T法在低速區測速效果**，M法在高速區優(yōu)于T法。M/T法雖然實(shí)現的方法比M和T法都要高很多，但在大多數情況下，其測速精度也有優(yōu)于另外兩種。

需要的碼盤(pán)材質(zhì)

編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料。

玻璃碼盤(pán)是在玻璃上沉積很薄的刻線(xiàn)，其熱穩定性好，精度高。

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

塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟型的，其成本低，但精度、熱穩定性、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(chǎng)合及環(huán)境做出選擇。

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

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