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什么是编码器？

编码器（encoder）是将电脉冲信号转变为相应的数字信号的器件。它是利用光电元件检测光敏半导体材料受光照后的导通情况，将脉冲转换成与输入量成正比的模拟信号的一种换能器件。编码器的种类很多，按工作原理可分为绝对型、增量型和混合型三大类。

编码器分类电机常用的编码器

增量型编码器

直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相。A、B两组脉冲相位差90°，可方便地判断出旋转方向；Z相每转一个脉冲，用于基准点定位。

其优点：原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。

缺点：无法输出轴转动的绝对位置信息。

绝对值型编码器

直接输出数字量的传感器，传感器圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。

这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。

编码器的工作原理

编码器的工作原理可以分为以下几个步骤：

信号采集：编码器通过传感器(如光电编码器、磁电编码器等)将输入信号转换为电信号。传感器会将连续的物理量(如位移、速度、加速度等)转换为电压或电流的变化。

信号处理：经过信号采集后，电信号需要进行一定的处理以便于后续的计算。这个过程可能包括滤波、放大、数字化等操作。滤波可以去除噪声，放大可以提高信号强度，数字化则将模拟信号转换为计算机可以处理的数字信号。

数据输出：经过处理后的电信号会被发送到计算机或其他控制器。这些数字信号表示输入信号在时间或空间上的变化。例如，对于一个旋转编码器，每个数字表示输入轴的一个特定角度。

数据分析与控制：接收到编码器输出的数字信号后，控制系统会对这些数据进行分析和处理。根据所需的控制目标，控制系统可能会调整输出信号来实现期望的运动或位置。例如，在一个机器人系统中，编码器可以帮助控制系统检测关节的位置和速度，从而实现精确的运动控制。

位置测量及反馈控制原理

在电梯、机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备中，编码器占领着极其重要的地位。编码器运用光栅和红外光源通过接收器将光信号转换成TTL（HTL）的电信号，通过对TTL电平频率和高电平个数的分析，直观地反映出电机的旋转角度和旋转位置。

由于角度和位置都可以精确的测量，所以可以将编码器和变频器组成闭环控制系统，将控制更加精确化，这也是为什么电梯、机床等能这么精确使用的原因所在。

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