编码器汇总：光学编码器，霍尔编码器，磁性编码器，电容式编码器，单圈编码器，多圈编码器，增量式编码器，绝对值式编码器等，用于电机测速，测距，测位移角度等场景

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系列文章目录

1.元件基础
2.电路设计
3.PCB设计
4.元件焊接
5.板子调试
6.程序设计
7.算法学习
8.编写exe
9.检测标准
10.项目举例
11.职业规划

前言

一、光学编码器

尽管光学编码器应用广泛，但仍有几点缺陷。在工业应用等多尘且肮脏的环境中，污染物会堆积在码盘上，从而阻碍LED光透射到光学传感器。由于受污染的码盘可能会导致方波不连续或完全丢失，因而极大地影响了光学编码器的可靠性和精度。LED的使用寿命有限，最终总会烧坏，从而导致编码器故障。此外，玻璃或塑料码盘容易因振动或极端温度而损坏，因而限制了光学编码器在恶劣环境应用中的适用范围；将其组装到电机上不仅耗时，而且受污染的风险更大。最后，如果光学编码器的分辨率较高，则会消耗100mA以上的电流，进一步影响了它应用于移动设备或电池供电设备。

二、霍尔编码器

当磁盘在转动时，通过不断的交换磁铁的N极和S极与霍尔传感器进行信号交换（霍尔传感器可以通过磁铁的N极、S极产生高低电平信号）。

三、磁性编码器

四、电容式编码器

电容式编码器主要由三部分组成：转子、固定发射器和固定接收器。

电容式编码器的工作原理与数字游标卡尺相同，因此它所提供的解决方案克服了光学和磁性编码器的许多缺点。事实证明，这种基于电容的技术具有高可靠性、高精度的特性。由于无需LED或视距，即使遇到会对光学编码器产生不利影响的环境污染物（如灰尘、污垢和油渍），电容式编码器也能达到预期的效果。此外，相比光学编码器使用的玻璃码盘，它更不容易受到振动和极高/极低温度的影响。如前所述，因为电容式编码器不存在LED烧坏的情况，所以使用寿命往往比光学编码器长。因此，电容式编码器的封装尺寸更小，在整个分辨率范围内电流消耗更小，只有6至18mA，这就使它更适合电池供电应用。鉴于电容式技术的稳健性、精度和分辨率均比磁性编码器高，因而后者所面临的电磁干扰和电气噪声对它的影响并不大。

五、单圈编码器

六、多圈编码器

七、增量式编码器

工作原理：增量式编码器是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*增量式码盘图脉冲相位差90，从而可方便的判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。

特点：优点是原理构造简单，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。缺点是一旦切断电源，会导致位置信息丢失。而且再次接通电源，需执行原点返回才能够重新开始运行。

比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。

适合工况：适用于数控机床及机械附件、机器人、自动装配机、自动生产线、纺织机械、包装机械(定长)、印刷机械(同步)、木工机械、塑料机等场景。可以说精度、稳定性都不错，价格又适宜，所以应用很广。

八、绝对值式编码器

工作原理：绝对值编码器是直接输出数字的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘，每条道上有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，形成从2的零次方到2的n-1次方且唯一的2进制编码。码道数越多精度越大，目前国内已有17位、23位绝对值编码器。

特点：优点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出与位置相对应且唯一的数字码，不受停电、干扰的影响。也就是说，哪怕停电了，绝对值编码器只要上电就能知道自己现在所处的位置。缺点是结构、电路比较复杂，技术要求高。

适合工况：适用于特殊机床、纺织机械、灌溉机械、造纸印刷、水利闸门、机器人及机械手臂、精密测量设备、电梯等精密设备。绝对值编码器抗干扰特性、数据的可靠性更强一些，但价格也更加昂贵。

格雷码编码器在抗干扰能力方面具有显著优势。格雷码，作为一种无权码，其编码特点在于任意两相邻代码间仅有一位数码不同，这一特性在编码器的应用中起到了至关重要的作用。

格雷码的特点：

格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式。因为，虽然自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但在某些情况，例如从十进制的3转换为4时二进制码的每一位都要变，能使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它在相邻位间转换时，只有一位产生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。由于这种编码相邻的两个码组之间只有一位不同，因而在用于方向的转角位移量－数字量的转换中，当方向的转角位移量发生微小变化（而可能引起数字量发生变化时，格雷码仅改变一位，这样与其它编码同时改变两位或多位的情况相比更为可靠，即可减少出错的可能性。

综上所述，格雷码编码器在抗干扰能力方面具有独特的优势，能够确保在复杂的工作环境中稳定、准确地传输数据。同时，通过结合其他技术手段，可以进一步提高编码器的抗干扰性能，为工业控制、机器人、自动化设备等领域提供更为可靠和高效的解决方案。