增量式编码器通过图解其工作原理

增量式编码器是通过光栅盘（又叫分度码盘）和光电检测安全装置（又叫信号接收器）组合而成。光栅盘是在相对应孔径的圆板上等分地开通若干份长方型孔。因为光栅盘与电动机同轴输出，电动机匀速转动时，光栅盘与电动机同速匀速转动，led二极管垂直照射光栅盘，把光栅盘影像映射到由感光元器件组成的光电检测安全装置（信号接收器）上，光栅盘匀速转动所形成的光改变经转换后以相对应的脉冲信号的改变导出。

增量式编码器基本工作原理超详细图解

编码器码盘的材质有安全玻璃、金属材料、塑料制品等。安全玻璃码盘是在玻璃上沉积非常薄的刻度线，其耐热稳定性好，高精度。金属材料码盘可以直接以通和不通刻度线，不易破碎，但因为金属材料有相对应的薄厚，精确度就会有局限，其耐热稳定性也比安全玻璃的差一个量级。塑料制品码盘成本费用便宜，但精确度、耐热稳定性、使用寿命均要差一些。

编码器以数据信号工作原理来分，有增量式编码器（SPC）和绝对式编码器（APC），顾名思义，绝对式编码器还可以记录编码器在1个绝对坐标系上的位置，而增量式编码器还可以导出编码器从预定义的起始位置发生的增量改变。增量式编码器要采用附加的电子设备（通常是PLC、计数器或变频器）以完成脉冲信号计数，并把脉冲信号数据转换为速度或运动数据，而绝对式编码器可形成可以分辨绝对位置的数字信号。总的来说，增量式编码器一般而言更比较适用于低性能指标的简易应用，而绝对式编码器则是更加错综复杂的重要应用的最好的选择--这一些应用具有更高的速度和位置控制要求。导出类型关键在于具体应用。

1、增量式编码器基本工作原理

增量式编码器根据2个感光收到管来转换角度码盘的时序和相位关系，得到角度码盘角度偏移量的提升（正方向）或降低（负方位）。

增量式编码器的基本工作原理如下图所示。

增量式编码器基本工作原理超详细图解

图中A、B两点的间距为S2，各自相对应2个感光收到管，角度码盘的光栅间距各自为S0和S1。

当角度码盘匀速转动时，可以知道输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际上图的S0：S1：S2比值一样，同样的道理，当角度码盘变速匀速转动时，输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际上图的S0：S1：S2比值仍一样。

根据输出波形图可以知道每一个运作的周期的时序为：

增量式编码器基本工作原理超详细图解

咱们把现阶段的A、B导出值保存，与接下来一个来临的A、B导出值做相对比较，就还可以算出角度码盘匀速转动的方位，

要是光栅格S0等同于S1时，也就是S0和S1弧度夹角一样，且S2等同于S0的1/2，这样的话可得到本次角度码盘运作偏移角度为S0弧度夹角的1/2，再除以用到的时长，就得到本次角度码盘运作的角速度。

S0等同于S1时，且S2等同于S0的1/2时，1/4个运作的周期就还可以得到运动方向位和偏移角度，要是S0并不等于S1，S2并不等于S0的1/2，这样的话要1个运作的周期才能够得到运动方向位和偏移角度了。

我们常用的鼠标的滚轮也是这个工作原理。

实际上采用的增量式编码器导出三组方波脉冲信号A、B和Z（有的叫C相）相。A、B两组脉冲信号相位差90º，还可以判定出旋转方向和旋转速度。而Z相脉冲信号又称之为原点脉冲信号（有时也叫索引脉冲信号），为每转一圈导出1个脉冲信号，Z相脉冲信号表示原点参照位，根据原点脉冲信号，可得到编码器的原点参照位，专门用于基准点定位，如下图所示。

增量式编码器基本工作原理超详细图解

增量式编码器转轴匀速转动时，有相对应的脉冲输出，其计数起始点还可以随意设置，可达到多圈无限累积和精确测量。编码器轴匀速转动一圈会导出固定的脉冲当量，脉冲当量由编码器码盘上边的光栅的线数所影响，编码器以每匀速转动360度带来多少通或暗的刻度线称之为分辨率，也称解析分度、或称之为多少线，通常在每转5~10000线，当要提升分辩率时，可运用90度相位差的A、B两路数据信号完成倍频或者是改换高分辩率编码器。

增量式编码器精确度关键在于机械和电气的关键因素，这一些关键因素有：光栅分度误差、光盘偏心、轴承偏心、电子读数安全装置引入的误差以及光学部分的不精确性，误差存在于任何编码器中。

编码器的数据信号导出有正弦波（电流或电压）、方波（TTL、HTL）等形式多种。而且都可以使用差分驱动方式，包含对称性的A+/A-、B+/B-、Z+/Z-三相数据信号，因为含有对称性负数据信号的连接，电流相对于电缆线贡献的电磁场为0，数据信号稳定衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离，例如：相对于TTL的含有对称性负数据信号导出的编码器，信号传输距离可以达到150米。相对于HTL的含有对称性负数据信号导出的编码器，信号传输距离可以达到300米。