编码器基础
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2019-02-15
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1 编码器基础
1.1 光电编码器
编码器是传感器的一种，主要用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离和计数等，许
多马达控制均需配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出等，应用范围相
当广泛。按照不同的分类方法，编码器可以分为以下几种类型：
根据检测原理，可分为光学式、磁电式、感应式和电容式。
根据输出信号形式，可以分为模拟量编码器、数字量编码器。
根据编码器方式，分为增量式编码器、绝对式编码器和混合式编码器。
光电编码器是集光、机、电技术于一体的数字化传感器，主要利用光栅衍射的原理来实现
位移——数字变换，通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传
感器。典型的光电编码器由码盘、检测光栅、光电转换电路（包括光源、光敏器件、信号
转换电路）、机械部件等组成。光电编码器具有结构简单、精度高、寿命长等优点，广泛
应用于精密定位、速度、长度、加速度、振动等方面。
这里我们主要介绍 SIMATIC S7 系列高速计数产品普遍支持的增量式编码器和绝对式编码
器。
1.2 增量式编码器
增量式编码器提供了一种对连续位移量离散化、增量化以及位移变化（速度）的传感方法。
增量式编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，它能够产生与位
移增量等值的脉冲信号。增量式编码器测量的是相对于某个基准点的相对位置增量，而不
能够直接检测出绝对位置信息。
如图 1-1 所示，增量式编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组
成。在码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期。
检测光栅上刻有 A、B 两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器
件之间的光线，它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开 1/4 节距，使得
光电检测器件输出的信号在相位上相差 90°。当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，
光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组
相位相差 90°的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，就可以得到被
测轴的转角或速度信息。
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