(一)按類型分類
增量式編碼器簡述:
增量式編碼器是直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈沖 A、B 和 Z 相。它使用兩個或以上參考點,能夠從當前位置追蹤方向和旋轉速度。當編碼器軸旋轉時,會產生規定數量的正弦信號,這些正弦信號可以轉換為其他信號格式并以兩種不同的方式使用,用于相對定位或更常見的速度反饋設備。相對位置信息可以通過從某個原點計算各個增量來獲得,當需要半絕對參考確定位置時,刻度盤會提供帶有參考標記的附加軌道。
增量式編碼器轉軸旋轉時,有相應的脈沖輸出,其旋轉方向的判別和脈沖數量的增減借助后部的判向電路和計數器來實現。其計數起點任意設定,可實現多圈無限累加和測量。還可以把每轉發出一個脈沖的 Z 信號,作為參考機械零位。編碼器軸轉一圈會輸出固定的脈沖,脈沖數由編碼器光柵的線數決定。需要提高分辨率時,可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號對原脈沖數進行倍頻,或者更換高分辨率編碼器。
增量式編碼器具有高精度、高分辨率、實時性、可靠性、安裝方便等特點。其輸出信號通常分為 A 相信號和 B 相信號,相位差 90 度,通過檢測 A 相和 B 相信號的變化來計算旋轉角度或位移。此外,還可以提供 Z 相信號,用于標記一個旋轉周期或一個位移周期的起點。
增量式編碼器廣泛應用于機床、機器人、電梯、汽車、包裝機械等各種機械設備和自動化控制系統中,用于測量角度、速度和位置等參數。
絕對式編碼器簡述:
絕對式編碼器是直接輸出數字的傳感器,各位置的輸出代碼唯一,不使用增量式中涉及的參考點。絕對式編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線,每道刻線依次以 2 線、4 線、8 線、16 線編排,在編碼器的每一個位置,通過讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從 2 的零次方到 2 的 n - 1 次方的唯一的 2 進制編碼(格雷碼),這就稱為 n 位絕對編碼器。
絕對式編碼器具有無需記憶、無需找參考點,具有斷電記憶功能、多種通信協議、快速啟動速度、多軸的精確運動控制、抗干擾特性,耐腐蝕、高精度、高穩定性、高可靠性等特點。
絕對式編碼器應用廣泛,如在太陽能熱水器中利用其位移變化使得太陽能板能大面積吸收太陽能;在工程機械中的起重機、升降機等設備上測量機械運轉過程中的角度和位移變化值;在醫療行業的自動控制手術床上通過安裝對角度變化值進行測量以控制手柄;在汽車等交通工具上被稱為四輪定位編碼器,用于測試輪子狀態;在電梯等升降設備上用于啟動控制等。
混合式絕對編碼器簡述:
混合式絕對編碼器輸出兩組信息,一組信息用于檢測磁極位置,帶有絕對信息功能;另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。
(二)按檢測原理分類
光學式編碼器簡述:
光學式編碼器是所有編碼器中最為流行的版本,典型的增量式,使用光來檢測位置。光學編碼器由發光裝置(LED)、光電傳感器和稱為碼輪的圓盤組成,該圓盤在徑向上帶有狹縫,并將旋轉位置信息檢測為光脈沖信號。當連接到電機等旋轉軸上的碼輪旋轉時,根據固定發光元件發出的光是否通過碼輪的狹縫,會產生光脈沖。光電傳感器檢測光脈沖,將其轉換為電信號并輸出。
光學編碼器具有分辨率高、精度高、速度快、輸出頻率高等優勢。其通過測量被測物體的旋轉角度并將測量到的旋轉角度轉化為脈沖電信號輸出,可用于角度測量、長度測量、速度測量、位置測量、同步控制等多個領域。
磁式編碼器簡述:
磁式編碼器典型的增量式編碼器,通常采用集成芯片形式或傳動軸式,使用內部或外部磁鐵檢測位置。
感應式編碼器簡述:
感應式編碼器的工作原理是采用獨特的電磁感應非接觸測量技術。基本原理和傳統的旋轉變壓器類似,但沒有銅線線圈,以 PCB 技術實現密集的線圈繞組。它能夠在惡劣的條件下實現高度準確、高度可靠的測量。
電容式編碼器簡述:
電容式編碼器依靠電極間電容值的變化來反映被測電極運動狀態。主要由轉子、固定發射器及固定接收器等三部分組成。具有非接觸式測量、精度高等優點,但成本相對較高。
(三)按信號輸出類型分類
電壓輸出簡述:
電壓輸出型編碼器輸出信號為電壓值,通常用于模擬量控制系統。
集電極開路輸出簡述:
集電極開路輸出的編碼器,其輸出端相當于三極管的集電極,需要外接上拉電阻才能輸出高電平。這種輸出方式具有一定的電流驅動能力,適用于連接一些需要較大電流驅動的負載。
推拉互補輸出簡述:
推拉互補輸出編碼器的輸出端有兩個晶體管,一個用于推電流,一個用于拉電流,從而實現互補輸出。這種輸出方式具有較高的輸出電流能力和較快的響應速度,適用于高速數據傳輸和對輸出電流要求較高的場合。
長線驅動輸出簡述:
長線驅動輸出編碼器具有較強的抗干擾能力和較遠的傳輸距離。它通過在輸出信號中加入一定的驅動能力,使得信號在長距離傳輸過程中能夠保持較好的質量。適用于需要遠距離傳輸信號的場合,如大型工業控制系統中。
(四)按機械安裝形式分類
有軸型簡述:
有軸型編碼器又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。夾緊法蘭型編碼器通過夾緊裝置固定在軸上,安裝牢固,適用于一些需要承受較大軸向力的場合。同步法蘭型編碼器與軸的連接更加緊密,能夠保證同步旋轉,適用于對旋轉精度要求較高的場合。伺服安裝型編碼器則專門為伺服電機設計,安裝方便,能夠與伺服系統完美配合。
軸套型簡述:
軸套型編碼器又可分為半空型、全空型和大口徑型等。半空型軸套編碼器在軸套的一側有部分開口,便于安裝和拆卸。全空型軸套編碼器的軸套完全中空,適用于一些需要穿過軸的特殊場合。大口徑型軸套編碼器的軸套直徑較大,能夠適應較大直徑的軸,安裝更加穩定。
(五)按工作原理分類
光電式編碼器簡述:
光電式編碼器由一個中心有軸的光電碼盤,其上有環形通、暗的刻線,有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成 A、B、C、D,每個正弦波相差 90 度相位差。將 C、D 信號反向,疊加在 A、B 兩相上,可增強穩定信號;另每轉輸出一個 Z 相脈沖以代表零位參考位。
光電式編碼器具有精度高、分辨率高、兼容性好等優點,但可能對灰塵和污垢敏感。廣泛應用于各種領域,如數控機床、機器人、電梯等,用于測量角度、速度和位置等參數。
磁電式編碼器簡述:
磁電式編碼器利用磁場變化來感應位置。主要由碼盤、磁感應元件、調節電路等組成。具有更耐用、抗震和抗沖擊的優點,且對環境變化(如灰塵、油污)較為耐受,但精度可能不如光學編碼器高。
觸點電刷式編碼器簡述:
觸點電刷式編碼器的特點是通過電刷與碼盤上的導電區域接觸來讀取位置信息。這種編碼器結構簡單,但由于存在機械接觸,容易磨損,使用壽命相對較短。
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