什么是编码器 ？

 

什么是编码器

编码器是将位置变化转换为电信号并输出​​的装置。

测量的位置是旋转角度和直线位移，测量旋转角度的编码器称为旋转编码器，测量直线位移的编码器称为线性编码器。

测量位置变化的方法可分为增量法和绝对法。常见的是利用光、磁力、电磁感应等进行测量。

编码器使用

编码器主要用于使用电机的机器中。其中步进电机和伺服电机是典型的使用编码器的电机。

1. 步进电机

步进电机是一种能够通过脉冲信号精确控制旋转速度和旋转角度的电机。

施加到电机上的脉冲间隔和脉冲信号数量决定了电机的旋转角度和速度，从而实现精确定位。主要用于生产现场。

有两种类型：不使用编码器且不使用反馈控制的开环方法，以及使用编码器进行反馈控制的闭环方法。

开环系统的系统比闭环系统更简单，但始终施加最大电流以防止“失步”，即无法跟随脉冲速度。

2、伺服电机

伺服电机是一种具有能在一次控制中精确控制移动距离和旋转角度并保持连续直线运动和旋转运动速度恒定的机构的电机。

它由编码器/无刷交流电机或直流电机/伺服放大器（驱动器）三件套组成，但目前交流电机是主流。所使用的机器包括那些需要精确运动控制的机器。具体来说，工业机器人、汽车、电梯、自动导引车等。特别是在工厂里使用。

选择编码器时，请考虑测量精度和分辨率、响应时间、尺寸和形状、抗振动和冲击性以及对操作环境的防护。

编码器原理

编码器根据检测方式分为光学式、磁式和电磁感应式。

1. 光电编码器

可以通过照射附在旋转轴上的等间隔孔的旋转圆盘并检测光穿过孔的周期来测量位移。光由于对机器影响很小，所以在一般情况下被广泛使用。

另外，根据输出信号的不同，光学编码器可分为增量式和绝对式两种。我将解释每种方法。

• 增量法
  增量法是一种通过测量光穿过旋转圆盘上的孔的次数来测量位置位移的方法。
• 绝对法 在
  绝对法中，旋转盘上的每个孔都分配有绝对位置信号，通过检测该信号来测量位置位移。

2. 磁性编码器

利用附在旋转轴上的磁铁的磁场旋转和波动来测量位移。

3、电磁感应编码器

通过检测安装在旋转轴上的线圈中产生的电磁感应来测量位移。

附加编码器信息

1. 编码器分辨率

编码器分辨率是指旋转编码器旋转一圈时输出的脉冲数。分辨率的单位表示为“脉冲数/转数”，为了提高分辨率，必须增加每转的脉冲输入数。

通过选择高分辨率编码器，可以大大提高需要更精确控制的机器人和机床的角度控制能力。

2.编码器与伺服放大器之间的通信

编码器与伺服放大器之间的通讯方式有两种：无刷交流电机或直流电机、并行传输方式、串行传输方式。

• 并行传输方式（英文：parallel communications）
  将旋转编码器输出的A、B、Z脉冲并行传输的方式，也称为并行传输方式。
• 串行传输方式（英文：serial communications）
  以串行方式传输位置数据的方法，也称为串行传输方式。

与脉冲传输方式相比，串行传输方式需要的布线更少，并且不易发生错位。因此，近年来，高分辨率编码器多采用串行传输方式。

3. 编码器使用示例

提高电机控制效率
编码器用于防止步进电机失步，即无法跟随步进电机的脉冲响应。

在没有编码器的开环控制情况下，通常即使在电机不旋转时也保持励磁电流流动以防止故障，或者保持最大电流流过电机以防止失步。然而，在这种情况下，即使电机停止或电机处于低负载下，也会导致电流浪费。

因此，通过使用编码器根据负载对电机控制进行详细的闭环控制，可以抑制整个系统的电流，提高效率。即使在EV（电动汽车）中，使用电机的低电流消耗与可能的行驶距离密切相关，因此正在研究使用编码器提高效率。

更小、更薄的编码器
传统编码器由分立的内部组件组成，需要电路板将它们实现为一个系统。然而，近年来，出现了将光接收元件、LED等发光元件和外围电路组合在单个IC中的反射型编码器IC，并且小型化和薄型化正在进展。

通过该IC和反射狭缝板可以实现编码器功能。这种反射式编码器 IC 开始用于超小型执行器，如线性编码器和小型机器人。