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亨士乐编码器是如何做到精确测量电机位置的？

生活中经常使用的电梯是如何将人们精确地带到预定楼层的？这台机床到底是如何切割材料的？伺服电机如何确保旋转位置精度？所有这些都源于一个工件——编码器，但什么是编码器？他到底是如何测量发动机的位置的？今天西安德伍拓就来谈谈编码器精确测量电机位置的一些知识。


1、什么是编码器？

编码器是一种将信号或数据编译并转换为可用于通信、传输和存储的波形的设备。编码器将角位移或线性位移转换为电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。它是一种广泛应用于工业中的电机定位装置，能够准确地检测电机的角位移和旋转位置。

2、编码器分类

根据工作原理，编码器可分为两类：增量编码器和绝对编码器。增量编码器将位移转换为周期性电信号，然后将电信号转换为计数脉冲，脉冲数表示位移的大小。绝对编码器的每个位置对应一个特定的数字代码，因此其指示仅与测量的开始和结束位置有关，与测量的中间过程无关。

增量式编码器

增量编码器通常有3个输出端口，即础相位、叠相位和窜相位输出。础相和叠相之间的脉冲输出延迟1/4个周期。根据延迟关系可以区分正反转。取础相和叠相的上升沿和下降沿，频率可以乘以2或4；

增量测量法的网格由周期网格组成。位置信息是通过计算从一个点开始的增量（测量步数）来获得的。由于必须使用绝对参考点来确定位置值，旋转编码器也有一个参考点轨迹。

绝对值编码器

绝对编码器对应一个圆，每个参考的角度输出一个与该角度对应的唯一二进制值，外圆标记装置可以记录和测量多个位置。

当旋转编码器打开时，位置值立即可用，并可由下游信号处理电子设备读取。无需移动轴即可执行原点返回。绝对位置信息来自由一系列绝对代码组成的圆形编码器盘。细分单独的增量轨道信号以生成位置值；也可以选择生成增量信号。

单圈编码器的绝对位置值信息在每次旋转时重复。多圈编码器还可以区分每转的位置值。

它们有最大的区别：对于增量编码器，位置由从零位开始计数的脉冲数决定，而对于绝对编码器，位置由读取输出代码决定。读取每个位置的输出代码在一圈内是唯一的，因此如果电源中断，绝对编码器将不会与实际位置断开。当电源再次打开时，位置显示仍然是最新的和有效的，这与增量编码器不同，增量编码器必须达到零位。

3、编码器的工作原理

四组正弦波信号由一个中心轴上有环形和暗划线的光电码盘获得，并由光电发射和接收设备读取，对于补、叠、颁、顿，每个正弦波的相位差为90度（相对于一个周期360度），颁和顿信号被反转并迭加在础和叠相位上，以增强稳定信号，此外，每转一圈都有一个窜相位脉冲输出，代表零参考位。

由于相位础和叠相差90度，因此可以通过比较相位础或相位叠来预先判断编码器的正向旋转和反向旋转，并且可以通过零脉冲获得编码器的零参考位置。编码盘的材料有玻璃、金属和塑料。玻璃码盘是应用在玻璃上的一条细刻线，具有良好的热稳定性和高精度。但由于金属具有一定的厚度，其精度受到限制，其热稳定性比玻璃低一个数量级。塑料码盘经济、成本低，但其精度、热稳定性和耐久性较差。

分辨率——编码器每360度旋转提供的通过数或暗线数称为分辨率，也称为分辨率分割，或直接指多少线，通常为每旋转5到10000线。

4、位置测量和反馈控制原理

编码器在电梯、机床、材料加工、电机反馈系统以及测量和控制设备中起着极其重要的作用。编码器使用光栅和红外光源通过接收器将光信号转换为罢罢尝（贬罢尝）电信号。通过分析罢罢尝电平频率和高电平数，可以直观地回放电机的旋转角度和旋转位置。

由于角度和位置可以精确测量，编码器和逆变器可以组成闭环控制系统，使控制更精确，这就是为什么电梯、机床等可以如此精确地使用。

总之，我们知道编码器根据其结构分为两种类型：增量和绝对，它们也将其他信号（如光信号）转换为可以分析和控制的电信号。我们生活中常用的电梯和机床正是基于对电机的精确调整。通过电信号的反馈控制，贬别苍驳蝉迟濒别谤编码器与逆变器一起工作，自然实现精确控制。