編碼器的工作原理與主要作用

一、工作原理

編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數據進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為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沖，用脈沖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。

二、主要分類

1、按碼盤的刻孔方式不同分類

（1）增量型：就是每轉過單位的角度就發出一個脈沖信號(也有發正余弦信號，然后對其進行細分，斬波出頻率更高的脈沖)，通常為A相、B相、Z相輸出，A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出，根據延遲關系可以區別正反轉，而且通過取A相、B相的上升和下降沿可以進行2或4倍頻；Z相為單圈脈沖，即每圈發出一個脈沖。一般意義上的增量編碼器內部無存儲器件，故不具有斷電數據保持功能，數控機床必須通過“回參考點”操作來確定計數基準與進行實際位置“清零”。

（2）絕對值型：就是對應一圈，每個基準的角度發出一個唯一與該角度對應二進制的數值，通過外部記圈器件可以進行多個位置的記錄和測量。絕對值編碼器的輸出可直接反映360°范圍內的絕對角度，絕對位置可通過輸出信號的幅值或光柵的物理編碼刻度鑒別,前者稱旋轉變壓器(Rotating Transformer)；后者稱絕對值編碼器(Absolute-value Encoder)。

2、按信號的輸出類型分為：電壓輸出、集電極開路輸出、推拉互補輸出和長線驅動輸出。

3、以編碼器機械安裝形式分類

（1）有軸型：有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。

（2）軸套型：軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。

4、以編碼器工作原理可分為：光電式、磁電式和觸點電刷式。

三、常見故障

1、編碼器本身故障：是指編碼器本身元器件出現故障，導致其不能產生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內部器件。

2、編碼器連接電纜故障：這種故障出現的幾率 最高，維修中經常遇到，應是優先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良，這時需更換電纜或接頭。還應特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松動引起開焊或斷路，這時需卡緊電纜。

3、編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過低， 通常不能低于4.75V，造成過低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗，這時需檢修電源或更換電纜。

4、絕對式編碼器電池電壓下降：這種故障通常有含義明確的報警，這時需更換電池，如果參考點位置記憶丟失，還須執行重回參考點操作。

5、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落：這會引入干擾信號，使波形不穩定，影響通信的準確性，必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。

6、編碼器安裝松動：這種故障會影響位置控制 精度，造成停止和移動中位置偏差量超差，甚至剛一開機即產生伺服系統過載報警，請特別注意。

7、光柵污染 這會使信號輸出幅度下降，必須用脫脂棉沾無水酒精輕輕擦除油污。

8、編碼器高速端未對中或安裝過緊：這會導致編碼器的滾珠軸承磨損發熱，軸承內潤滑油泄漏污染碼盤，進而影響信號采集。