編碼器（encoder）是将信号（如比特流）或數據進行編制、轉換爲可(kě)用(yòng)以通(tōng)訊、傳輸和(hé)存儲的(de)信号形式的(de)設備。

　　編碼器把角位移或直線位移轉換成電信号，前者成爲碼盤，後者稱碼尺．按照(zhào)讀出方式編碼器可(kě)以分(fēn)爲接觸式和(hé)非接觸式兩種．接觸式采用(yòng)電刷輸出，一電刷接觸導電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)表示代碼的(de)狀态是“１”還(hái)是“０”；非接觸式的(de)接受敏感元件是光(guāng)敏元件或磁敏元件，采用(yòng)光(guāng)敏元件時(shí)以透光(guāng)區(qū)和(hé)不透光(guāng)區(qū)來(lái)表示代碼的(de)狀态是“１”還(hái)是“０”，通(tōng)過“１”和(hé)“０”的(de)二進制編碼來(lái)将采集來(lái)的(de)物(wù)理(lǐ)信号轉換爲機器碼可(kě)讀取的(de)電信号用(yòng)以通(tōng)訊、傳輸和(hé)儲存。
　　按照(zhào)工作原理(lǐ)編碼器可(kě)分(fēn)爲增量式和(hé)絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是将位移轉換成周期性的(de)電信号，再把這(zhè)個(gè)電信号轉變成計數脈沖，用(yòng)脈沖的(de)個(gè)數表示位移的(de)大(dà)小。絕對(duì)式編碼器的(de)每一個(gè)位置對(duì)應一個(gè)确定的(de)數字碼，因此它的(de)示值隻與測量的(de)起始和(hé)終止位置有關，而與測量的(de)中間過程無關。它們存著(zhe)最大(dà)的(de)區(qū)别：在增量編碼器的(de)情況下(xià)，位置是從零位标記開始計算(suàn)的(de)脈沖數量确定的(de)，而絕對(duì)型編碼器的(de)位置是由輸出代碼的(de)讀數确定的(de)。在一圈裏，每個(gè)位置的(de)輸出代碼的(de)讀數是唯一的(de)；　因此，當電源斷開時(shí)，絕對(duì)型編碼器并不與實際的(de)位置分(fēn)離。如果電源再次接通(tōng)，那麽位置讀數仍是當前的(de)，有效的(de)；　不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位标記。
　　從接近開關、光(guāng)電開關到旋轉編碼器
　　工業控制中的(de)定位，接近開關、光(guāng)電開關的(de)應用(yòng)已經相當成熟了(le)，而且很好用(yòng)。可(kě)是，随著(zhe)工控的(de)不斷發展，又有了(le)新的(de)要求，這(zhè)樣，選用(yòng)旋轉編碼器的(de)應用(yòng)優點就突出了(le)：
　　信息化(huà)：除了(le)定位，控制室還(hái)可(kě)知道其具體位置；
　　柔性化(huà)：定位可(kě)以在控制室柔性調整；
　　現場(chǎng)安裝的(de)方便和(hé)安全、長(cháng)壽：拳頭大(dà)小的(de)一個(gè)旋轉編碼器，可(kě)以測量從幾個(gè)μ到幾十幾百米的(de)距離，n個(gè)工位，隻要解決一個(gè)旋轉編碼器的(de)安全安裝問題，可(kě)以避免諸多(duō)接近開關、光(guāng)電開關在現場(chǎng)機械安裝麻煩，容易被撞壞和(hé)遭高(gāo)溫、水(shuǐ)氣困擾等問題。由于是光(guāng)電碼盤，無機械損耗，隻要安裝位置準确，其使用(yòng)壽命往往很長(cháng)。
　　多(duō)功能化(huà)：除了(le)定位，還(hái)可(kě)以遠(yuǎn)傳當前位置，換算(suàn)運動速度，對(duì)于變頻(pín)器，步進電機等的(de)應用(yòng)尤爲重要。
　　經濟化(huà)：對(duì)于多(duō)個(gè)控制工位，隻需一個(gè)旋轉編碼器的(de)成本，以及更主要的(de)安裝、維護、損耗成本降低，使用(yòng)壽命增長(cháng)，其經濟化(huà)逐漸突顯出來(lái)。
　　如上所述優點，旋轉編碼器已經越來(lái)越廣泛地被應用(yòng)于各種工控場(chǎng)合。

　　從增量式編碼器到絕對(duì)式編碼器
　　旋轉增量式編碼器以轉動時(shí)輸出脈沖，通(tōng)過計數設備來(lái)知道其位置，當編碼器不動或停電時(shí)，依靠計數設備的(de)内部記憶來(lái)記住位置。這(zhè)樣，當停電後，編碼器不能有任何的(de)移動，當來(lái)電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過程中，也(yě)不能有幹擾而丢失脈沖，不然，計數設備記憶的(de)零點就會偏移，而且這(zhè)種偏移的(de)量是無從知道的(de)，隻有錯誤的(de)生産結果出現後才能知道。
　　解決的(de)方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，将參考位置修正進計數設備的(de)記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的(de)準确性的(de)。爲此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。
　　比如，打印機掃描儀的(de)定位就是用(yòng)的(de)增量式編碼器原理(lǐ)，每次開機，我們都能聽(tīng)到噼哩啪啦的(de)一陣響，它在找參考零點，然後才工作。
　　這(zhè)樣的(de)方法對(duì)有些工控項目比較麻煩，甚至不允許開機找零（開機後就要知道準确位置），于是就有了(le)絕對(duì)編碼器的(de)出現。
　　絕對(duì)型旋轉光(guāng)電編碼器，因其每一個(gè)位置絕對(duì)唯一、抗幹擾、無需掉電記憶，已經越來(lái)越廣泛地應用(yòng)于各種工業系統中的(de)角度、長(cháng)度測量和(hé)定位控制。
　　絕對(duì)編碼器光(guāng)碼盤上有許多(duō)道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。。。。。。編排，這(zhè)樣，在編碼器的(de)每一個(gè)位置，通(tōng)過讀取每道刻線的(de)通(tōng)、暗，獲得(de)一組從2的(de)零次方到2的(de)n-1次方的(de)唯一的(de)2進制編碼（格雷碼），這(zhè)就稱爲n位絕對(duì)編碼器。這(zhè)樣的(de)編碼器是由碼盤的(de)機械位置決定的(de)，它不受停電、幹擾的(de)影(yǐng)響。
　　絕對(duì)編碼器由機械位置決定的(de)每個(gè)位置的(de)唯一性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用(yòng)一直計數，什(shén)麽時(shí)候需要知道位置，什(shén)麽時(shí)候就去讀取它的(de)位置。這(zhè)樣，編碼器的(de)抗幹擾特性、數據的(de)可(kě)靠性大(dà)大(dà)提高(gāo)了(le)。
　　由于絕對(duì)編碼器在定位方面明(míng)顯地優于增量式編碼器，已經越來(lái)越多(duō)地應用(yòng)于工控定位中。絕對(duì)型編碼器因其高(gāo)精度，輸出位數較多(duō)，如仍用(yòng)并行輸出，其每一位輸出信号必須确保連接很好，對(duì)于較複雜(zá)工況還(hái)要隔離，連接電纜芯數多(duō)，由此帶來(lái)諸多(duō)不便和(hé)降低可(kě)靠性，因此，絕對(duì)編碼器在多(duō)位數輸出型，一般均選用(yòng)串行輸出或總線型輸出，德國生産的(de)絕對(duì)型編碼器串行輸出最常用(yòng)的(de)是SSI（同步串行輸出）。
　　從單圈絕對(duì)式編碼器到多(duō)圈絕對(duì)式編碼器　旋轉單圈絕對(duì)式編碼器，以轉動中測量光(guāng)碼盤各道刻線，以獲取唯一的(de)編碼，當轉動超過360度時(shí)，編碼又回到原點，這(zhè)樣就不符合絕對(duì)編碼唯一的(de)原則，這(zhè)樣的(de)編碼器隻能用(yòng)于旋轉範圍360度以内的(de)測量，稱爲單圈絕對(duì)式編碼器。
　　如果要測量旋轉超過360度範圍，就要用(yòng)到多(duō)圈絕對(duì)式編碼器。　
　　編碼器生産廠家運用(yòng)鐘(zhōng)表齒輪機械的(de)原理(lǐ)，當中心碼盤旋轉時(shí)，通(tōng)過齒輪傳動另一組碼盤（或多(duō)組齒輪，多(duō)組碼盤），在單圈編碼的(de)基礎上再增加圈數的(de)編碼，以擴大(dà)編碼器的(de)測量範圍，這(zhè)樣的(de)絕對(duì)編碼器就稱爲多(duō)圈式絕對(duì)編碼器，它同樣是由機械位置确定編碼，每個(gè)位置編碼唯一不重複，而無需記憶。
　　多(duō)圈編碼器另一個(gè)優點是由于測量範圍大(dà)，實際使用(yòng)往往富裕較多(duō)，這(zhè)樣在安裝時(shí)不必要費勁找零點，将某一中間位置作爲起始點就可(kě)以了(le)，而大(dà)大(dà)簡化(huà)了(le)安裝調試難度。
　　多(duō)圈式絕對(duì)編碼器在長(cháng)度定位方面的(de)優勢明(míng)顯，已經越來(lái)越多(duō)地應用(yòng)于工控定位中。
　　絕對(duì)型旋轉編碼器的(de)機械安裝使用(yòng)：
　　絕對(duì)型旋轉編碼器的(de)機械安裝有高(gāo)速端安裝、低速端安裝、輔助機械裝置安裝等多(duō)種形式。
　　高(gāo)速端安裝：安裝于動力馬達轉軸端（或齒輪連接），此方法優點是分(fēn)辨率高(gāo)，由于多(duō)圈編碼器有４０９６圈，馬達轉動圈數在此量程範圍内，可(kě)充分(fēn)用(yòng)足量程而提高(gāo)分(fēn)辨率，缺點是運動物(wù)體通(tōng)過減速齒輪後，來(lái)回程有齒輪間隙誤差，一般用(yòng)于單向高(gāo)精度控制定位，例如軋鋼的(de)輥縫控制。另外編碼器直接安裝于高(gāo)速端，馬達抖動須較小，不然易損壞編碼器。
　　低速端安裝：安裝于減速齒輪後，如卷揚鋼絲繩卷筒的(de)軸端或最後一節減速齒輪軸端，此方法已無齒輪來(lái)回程間隙，測量較直接，精度較高(gāo)，此方法一般測量長(cháng)距離定位，例如各種提升設備，送料小車定位等。
　　輔助機械安裝：
　　常用(yòng)的(de)有齒輪齒條、鏈條皮帶、摩擦轉輪、收繩機械等。
　　光(guāng)學編碼器功能特點
　　‧ 采用(yòng)光(guāng)電感應技術
　　‧ 表面貼裝無引腳封裝
　　‧ 提供兩通(tōng)道數字信号輸出
　　‧ 計數頻(pín)率：0~100 KHz
　　‧ 電源電壓DC5.0V、5~12V、12~24V
　　‧ 工作溫度：-10到70oC
　　‧ 編碼分(fēn)辨率：180 LPI
　　‧ 符合RoHS環保标準要求
　　 編碼器工作原理(lǐ)
　　絕對(duì)脈沖編碼器:APC
　　增量脈沖編碼器:SPC
　　兩者一般都應用(yòng)于速度控制或位置控制系統的(de)檢測元件.
　　旋轉編碼器是用(yòng)來(lái)測量轉速的(de)裝置。它分(fēn)爲單路輸出和(hé)雙路輸出兩種。技術參數主要有每轉脈沖數（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和(hé)供電電壓等。單路輸出是指旋轉編碼器的(de)輸出是一組脈沖，而雙路輸出的(de)旋轉編碼器輸出兩組相位差90度的(de)脈沖，通(tōng)過這(zhè)兩組脈沖不僅可(kě)以測量轉速，還(hái)可(kě)以判斷旋轉的(de)方向。
　　增量型編碼器與絕對(duì)型編碼器的(de)區(qū)分(fēn)
　　編碼器如以信号原理(lǐ)來(lái)分(fēn)，有增量型編碼器,絕對(duì)型編碼器。
　　增量型編碼器 (旋轉型)

　　工作原理(lǐ):
　　由一個(gè)中心有軸的(de)光(guāng)電碼盤，其上有環形通(tōng)、暗的(de)刻線，有光(guāng)電發射和(hé)接收器件讀取,獲得(de)四組正弦波信号組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波爲360度），将C、D信号反向，疊加在A、B兩相上，可(kě)增強穩定信号；另每轉輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。

　　由于A、B兩相相差90度，可(kě)通(tōng)過比較A相在前還(hái)是B相在前，以判别編碼器的(de)正轉與反轉，通(tōng)過零位脈沖，可(kě)獲得(de)編碼器的(de)零位參考位。
　　編碼器碼盤的(de)材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的(de)刻線，其熱(rè)穩定性好，精度高(gāo)，金屬碼盤直接以通(tōng)和(hé)不通(tōng)刻線，不易碎，但由于金屬有一定的(de)厚度，精度就有限制，其熱(rè)穩定性就要比玻璃的(de)差一個(gè)數量級，塑料碼盤是經濟型的(de)，其成本低，但精度、熱(rè)穩定性、壽命均要差一些。
　　分(fēn)辨率—編碼器以每旋轉360度提供多(duō)少的(de)通(tōng)或暗刻線稱爲分(fēn)辨率，也(yě)稱解析分(fēn)度、或直接稱多(duō)少線，一般在每轉分(fēn)度5~10000線。
　　信号輸出:
　　信号輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL、HTL）,集電極開路（PNP、NPN）,推拉式多(duō)種形式，其中TTL爲長(cháng)線差分(fēn)驅動（對(duì)稱A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也(yě)稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的(de)信号接收設備接口應與編碼器對(duì)應。
　　信号連接—編碼器的(de)脈沖信号一般連接計數器、PLC、計算(suàn)機，PLC和(hé)計算(suàn)機連接的(de)模塊有低速模塊與高(gāo)速模塊之分(fēn)，開關頻(pín)率有低有高(gāo)。
　　如單相聯接，用(yòng)于單方向計數，單方向測速。
　　A.B兩相聯接，用(yòng)于正反向計數、判斷正反向和(hé)測速。
　　A、B、Z三相聯接，用(yòng)于帶參考位修正的(de)位置測量。
　　A、A-，B、B-，Z、Z-連接，由于帶有對(duì)稱負信号的(de)連接，電流對(duì)于電纜貢獻的(de)電磁場(chǎng)爲0，衰減最小，抗幹擾最佳，可(kě)傳輸較遠(yuǎn)的(de)距離。
　　對(duì)于TTL的(de)帶有對(duì)稱負信号輸出的(de)編碼器，信号傳輸距離可(kě)達150米。
　　對(duì)于HTL的(de)帶有對(duì)稱負信号輸出的(de)編碼器，信号傳輸距離可(kě)達300米。

編碼器的(de)定義與功能：

在數字系統裏，常常需要将某一信息（輸入）變換爲某一特定的(de)代碼（輸出）。把二進制碼按一定的(de)規律編排，例如8421碼、格雷碼等，使每組代碼具有一特定的(de)含義（代表某個(gè)數字或控制信号）稱爲編碼。具有編碼功能的(de)邏輯電路稱爲編碼器。編碼器有若幹個(gè)輸入，在某一時(shí)刻隻有一個(gè)輸入信号被轉換成爲二進制碼。如果一個(gè)編碼器有N個(gè)輸入端和(hé)n個(gè)輸出端，則輸出端與輸入端之間應滿足關系N≤2n。 例如8線—3線編碼器和(hé)10線—4線編碼器分(fēn)别有8輸入、3位二進制碼輸出和(hé)10輸入、4位二進制碼輸出。

1.4線—2線編碼器

下(xià)面分(fēn)析4輸入、2位二進制輸出的(de)編碼器的(de)工作原理(lǐ)。4線—2線編碼器的(de)功能如表5.2.1所示。

根據邏輯表達式畫(huà)出邏輯圖如圖5.2.1所示。該邏輯電路可(kě)以實現如表5.2.1所示的(de)功能，即當I0～I3中某一個(gè)輸入爲1，輸出 Y1Y0即爲相對(duì)應的(de)代碼，例如當I1爲1時(shí)，Y1Y0爲01。這(zhè)裏還(hái)有一個(gè)問題請讀者注意。當I0爲1，I1～I3都爲0和(hé)I0～I3均爲0時(shí)Y1Y0 都是00，而這(zhè)兩種情況在實際中是必須加以區(qū)分(fēn)的(de)，這(zhè)個(gè)問題留待後面加以解決。當然，編碼器也(yě)可(kě)以設計爲低電平有效。

2.鍵盤輸入8421BCD碼編碼器：

計算(suàn)機的(de)鍵盤輸入邏輯電路就是由編碼器組成。圖5.2.2是用(yòng)十個(gè)按鍵和(hé)門電路組成的(de)8421碼編碼器，其功能如表5.2.2所示， 其中S0～S9代表十個(gè)按鍵，即對(duì)應十進制數0～9的(de)輸入鍵，它們對(duì)應的(de)輸出代碼正好是8421BCD碼，同時(shí)也(yě)把它們作爲邏輯變量，ABCD 爲輸出代碼(A爲最高(gāo)位)，GS爲控制使能标志。

對(duì)功能表和(hé)邏輯電路進行分(fēn)析，都可(kě)得(de)知：①該編碼器爲輸入低電平有效；②在按下(xià)S0～S9中任意一個(gè)鍵時(shí),即輸入信号中有一個(gè)爲有效電平時(shí)，GS＝1，代表有信号輸入，而隻有S0～S9均爲高(gāo)電平時(shí)GS＝0，代表無信号輸入,此時(shí)的(de)輸出代碼0000爲無效代碼。由此解決了(le)前面提出的(de)如何區(qū)分(fēn)兩種情況下(xià)輸出都是全0的(de)問題。

綜上所述，對(duì)編碼器歸納爲以下(xià)幾點：

1.編碼器的(de)輸入端子數N（要進行編碼的(de)信息的(de)個(gè)數）與輸出端子數n（所得(de)編碼的(de)位數）之間應滿足關系式N≤2n。

2.編碼器的(de)每個(gè)輸入端都代表一個(gè)二進制數、十進制數或其它信息符号，而且在N個(gè)輸入端中每次隻允許有一個(gè)輸入端輸入信号（輸入低電平有效或輸入高(gāo)電平有效），輸出爲相應的(de)二進制代碼或二－十進制代碼（BCD碼）。

3.正确使用(yòng)編碼器的(de)控制端，可(kě)以用(yòng)來(lái)擴展編碼器的(de)功能。