旋转编码器

什么是旋转编码器？

旋转编码器是一种可检测旋转轴 位置、角度变化或旋转方向 的电子元件或模块，其通过 光电、电磁、磁阻或电容原理，将机械运动转换为可供控制器识别的 脉冲或数字信号。

它通常安装在 电机轴端、滑轨装置、机械臂旋转机构 等位置，作为运动反馈传感器，是 闭环控制系统中的重要组成部分。

旋转编码器产品图片

旋转编码器起什么作用？

旋转编码器通过将机械运动转换为信号来计算轴的位置和速度。编码器产生的模拟或数字信号可用于性能反馈或设备控制。旋转编码器被广泛使用的原因之一是其简单、经济高效且可靠。

旋转编码器类型

旋转编码器技术种类繁多，通常分为绝对式和增量式，但两者都可以是光学式或磁性式。

光学旋转编码器

旋转编码器读取安装在轴上的码盘或码轮来生成数据的方式有很多种。最常见的方式之一是使用光学传感器。这种设计被称为光学旋转编码器。

什么是光学旋转编码器？光学旋转编码器的码盘上设有孔径：光线可以通过的狭缝或槽。当轴旋转时，传感器会测量光脉冲及其被狭缝遮挡的情况。通过跟踪这些脉冲，可以生成显示轴或轴的精确位置和速度的信号。光学旋转编码器使用LED和光电传感器进行工作。使用光电传感器的旋转编码器的输出是什么？输出类型包括推挽式、TTL和IO链路。

绝对式旋转编码器

绝对式旋转编码器传输独特的信号，不仅显示轴的速度和方向，还显示绝对位置。即使断电，绝对式旋转编码器也能保留此位置信息，这意味着重新通电后即可立即获取位置数据。绝对式旋转编码器通常用于需要极高精度定位的应用，尤其是在断电后。它使用的码盘上带有一组用于每个轴位置的标记。

绝对式旋转编码器的一大优点是启动时无需校准；编码器值与机械设备之间的关系在组装时就已设定，这意味着编码器无需重新校准。这对于机械启动性能而言尤其有利。绝对式旋转编码器在需要精确检测多轴运动的情况下也非常有用，它们通常具有比增量式编码器更高的整体分辨率，并且在需要断电恢复时也表现出色。

增量式旋转编码器

与绝对式旋转编码器相比，增量式旋转编码器相对简单且价格低廉，因此应用广泛。它们擅长在伺服电机应用以及自动化和控制中提供速度和距离信息。增量式光学编码器的典型组件包括一块印刷电路板，其中包含一个传感器阵列，用于生成位置和速度信号。当轴旋转时，传感器捕获的信息被转换成脉冲。增量式编码器每旋转一圈都会产生指定数量的脉冲，此外，通常在设定的零位还会发出一个脉冲。增量式编码器用途广泛、经济高效，并且可以轻松定制以满足各种需求。

磁性旋转编码器

另一方面，如果编码器是磁性的，它的工作原理是什么？磁性旋转编码器通常用于需要高可靠性和坚固性，或小尺寸和轻重量的场合。它们的工作原理是利用磁铁和轮子来产生显示位置和速度的输出。磁性旋转编码器通过磁场变化来检测旋转，并将该信息转换为电信号。

简单的磁性旋转编码器的特点是，轴上安装有永磁体（典型示例可能是伺服电机反馈应用中的电机轴），印刷电路板 (PCB) 上安装有磁传感器。当轴旋转时，永磁体也会旋转。安装在 PCB 上的磁传感器检测磁场方向的变化，从而传递有关转速和位置的信息。

旋转编码器应用

在选择旋转编码器时，您应该考虑哪些因素？必须根据所需的分辨率考虑每转脉冲数，同时还要考虑轴的转速以及所连接的外部设备能够接受的每秒最大脉冲数。输出信号电平也必须兼容。此外，还必须考虑轴尺寸、IP 等级等物理特性。 

另一方面，绝对式旋转编码器无需额外的电子设备即可自行读取位置信息。它们适用于精密作业，例如确定数控机床的方向，因为定位精度至关重要。

一般来说，旋转编码器广泛应用于需要精确控制运动部件的应用。如上所述，最常见的应用之一是电机控制。例如，当电机负载增加导致电机减速时，旋转编码器会提供反馈，确保电机加速并保持恒定速度。这对于依赖大量伺服电机运行的机器人等应用至关重要。

因此，无论是控制传送带、设置机床切割头的位置，还是在仓库地板上运输货物，这些多功能设备在现代工业中都发挥着至关重要的作用。