增量式 绝对值 编码器概述
分别说明绝对式和增量式光电编码器的工作原理
分别说明绝对式和增量式光电编码器的工作原理光电编码器的工作原理1. 引言光电编码器是一种精密测量仪器，广泛应用于工业自动化、机械加工、机器人等领域。
它可以将旋转或线性运动转换为数字信号，实现位置、角度等参数的准确测量和控制。
2. 绝对式光电编码器的工作原理绝对式光电编码器可以直接获取运动目标的位置信息，而无需复位操作。
它主要由光源、光栅、光电元件和信号处理电路组成。
光源光源发出光线，照射到光栅上。
光栅光栅是由透明和不透明的条纹交替组成的，有着特定的周期和形状。
光栅可以将光线分成多个光斑，并将其传递到光电元件上。
光电元件光电元件是一种将光信号转换为电信号的器件。
光电编码器中常用的光电元件包括光电二极管和光电三极管。
当光线照射到光电元件上时，光电元件会产生相应的电信号。
信号处理电路信号处理电路将光电元件产生的电信号进行放大、滤波等处理，得到数字信号。
这些数字信号可以表示光栅上光斑的位置信息。
工作原理在绝对式光电编码器中，光栅上的每个光斑都被赋予了一个唯一的编号。
当光栅和光电元件相对运动时，光电元件会感知到每个光斑的位置，并将其转换为数字信号。
通过解读这些数字信号，可以准确获取运动目标的位置信息。
3. 增量式光电编码器的工作原理增量式光电编码器可以实时监测对象的运动方向和速度，但无法直接获取位置信息。
它由光源、光栅、光电元件和信号处理电路组成，与绝对式光电编码器类似。
光源、光栅、光电元件和信号处理电路增量式光电编码器的光源、光栅、光电元件和信号处理电路的原理与绝对式光电编码器相同，不再赘述。
工作原理在增量式光电编码器中，光栅上的光斑被分为A相和B相两组，每组中的光斑数量相同但错位。
光电元件检测到光栅上的光斑变化，并产生相应的电信号。
通过检测A相和B相两组信号的相位变化和周期，可以确定对象的运动方向和速度。
由于无法直接获得位置信息，增量式光电编码器通常需要结合其他传感器或复位机构来实现位置的准确测量。
结论绝对式光电编码器和增量式光电编码器都是常用的位置测量和控制装置。
绝对值编码器和增量编码器的工作原理
绝对值编码器和增量编码器的工作原理一、引言编码器是将机械运动转换为数字信号的设备，广泛应用于自动化控制系统中。
其中，绝对值编码器和增量编码器是两种常见的编码器类型。
本文将详细介绍它们的工作原理。
二、绝对值编码器1. 原理绝对值编码器通过在旋转轴上安装一组光电传感器和光源，检测旋转轴上的刻度盘上的标记来确定角度位置。
刻度盘通常由磁性或光学条纹组成，每个条纹代表一个特定的角度位置，并且与传感器相对应。
当旋转轴旋转时，光电传感器会读取刻度盘上的标记，并将其转换为数字信号输出。
2. 类型根据不同的检测方式和输出类型，绝对值编码器可以分为以下几种类型：（1）单圈型：只能检测单圈角度范围内的位置。
（2）多圈型：可以检测多圈角度范围内的位置。
（3）线性型：可以检测线性位移范围内的位置。
3. 优缺点优点：（1）精度高：由于采用了高精度刻度盘和光电传感器，因此具有很高的精度。
（2）不受干扰：由于输出的是绝对位置信息，所以不受外界干扰影响。
（3）快速响应：由于无需进行复位操作，因此具有快速响应的特点。
缺点：（1）成本高：由于采用了高精度刻度盘和光电传感器，因此成本较高。
（2）复杂结构：由于需要安装刻度盘和光电传感器，因此结构较为复杂。
三、增量编码器1. 原理增量编码器通过在旋转轴上安装一组光电传感器和光源，检测旋转轴上的齿轮或条纹运动来确定角度位置。
齿轮或条纹通常由磁性或光学条纹组成，每个条纹代表一个特定的角度位置，并且与传感器相对应。
当旋转轴旋转时，光电传感器会读取齿轮或条纹上的标记，并将其转换为数字信号输出。
2. 类型根据不同的检测方式和输出类型，增量编码器可以分为以下几种类型：（1）单路型：只能检测正转方向或反转方向的角度变化。
（2）双路型：可以同时检测正转方向和反转方向的角度变化。
（3）三路型：可以同时检测正转方向、反转方向和速度信息。
3. 优缺点优点：（1）成本低：由于采用了简单的齿轮或条纹结构，因此成本较低。
编码器类型以及应用场合
编码器可以分为以下几种类型：
1.增量式编码器：在旋转时，输出的脉冲信号个数与转过的角度成正比，主
要用于测量旋转速度。
2.绝对值编码器：输出的是绝对位置值，即每个位置是唯一的，不存在误差，
适用于需要测量角度、位置、速度等参数的系统。
3.旋转变压器：是一种测量角度的绝对值编码器，测量精度高，抗抖动干扰
能力强，但同时也存在成本高、体积大、结构复杂、可靠性差等缺点。
4.正弦波编码器：输出的是正弦信号，其抗干扰能力比旋转变压器强，但其
精度和稳定性不如前者。
5.霍尔编码器：是一种光电编码器，具有体积小、重量轻、结构简单、可靠
性高、寿命长等优点，但同时也存在精度低、稳定性差等缺点。
编码器的应用场合如下：
1.速度检测：将编码器和电动机同轴联接，通过测量电动机的旋转速度，就
可以得到编码器的脉冲信号个数，从而计算出电动机的旋转速度。
2.位置控制：在生产线上，需要测量物体的位置，可以使用绝对值编码器来
测量物体的位置。
3.运动控制：在自动化设备中，需要精确控制物体的运动轨迹和运动速度，
可以使用编码器来测量物体的运动轨迹和速度。
4.旋转方向检测：在生产线上，需要检测物体的旋转方向，可以使用旋转变
压器来检测物体的旋转方向。
5.速度反馈：在自动化设备中，需要将物体的运动速度反馈到控制器中，可
以使用编码器来测量物体的运动速度并反馈到控制器中。
增量式绝对值编码器概述
增量式绝对值编码器概述增量式绝对值编码器（Incremental Absolute Encoder）是一种用于测量物理位置的设备，主要用于转子定位以及角度测量等应用。
相比于其他类型的编码器，增量式绝对值编码器具有更高的分辨率和更精确的测量结果。
旋转体是增量式绝对值编码器的核心部分，通常由一个轴和一个编码盘组成。
编码盘上有许多等间距标记，这些标记可以是刻度、凹槽或反射器等。
编码盘也可以是光栅，由透明和不透明的间隔区域组成。
固定体通常包括光、电磁或机械传感器，用于检测编码盘上的标记。
光传感器通常使用LED和光敏二极管（Photodiode）组合来测量标记的变化。
通过使用红外光或激光，可以实现更高的精度和稳定性。
电磁传感器则利用磁场的变化来测量标记的位置。
机械传感器则可以通过物理接触来检测标记。
信号处理器是增量式绝对值编码器中的另一个重要组成部分，主要负责将传感器测得的信号转换为数字信号。
通常，信号处理器会根据传感器的输出来计算位置的增量变化，并将其累加得到绝对位置。
由于增量式绝对值编码器只能测量位置的相对变化，并不具备绝对定位能力，所以需要在启动时进行一个绝对零点的校准。
增量式绝对值编码器的优点在于其高分辨率和高精度。
由于采用了增量编码器的原理，它可以实现很高的分辨率，从而测量非常小的位置变化。
此外，由于采用了绝对值编码器的特性，它可以在断电后保持当前位置，并在重新上电时恢复到准确的位置。
这使得增量式绝对值编码器在一些重要应用中非常实用，例如机床、机器人、汽车导航系统等。
然而，增量式绝对值编码器也存在一些局限性。
首先，由于采用了增量编码器的原理，它无法直接提供绝对位置，需要进行零点校准才能获得绝对位置。
其次，增量式绝对值编码器对环境干扰比较敏感，例如光栅编码器对灰尘、油脂等污染物的敏感性相对较高。
最后，增量式绝对值编码器通常比其他类型的编码器更昂贵。
总的来说，增量式绝对值编码器是一种非常重要的位置测量设备，具有高分辨率和高精度的特点。
绝对值编码器的介绍
绝对值编码器的介绍绝对值编码器的介绍什么是绝对值编码器的“绝对式”的含义旋转编码器是工业中重要的机械位置角度、长度、速度反馈并参与控制的传感器，旋转编码器分增量值编码器、绝对值编码器、绝对值多圈编码器。
从外部接收的设备上讲（如伺服控制器、PLC），增量值是指一种相对的位置信息的变化，从A点变化到B点的信号的增加与减少的计算，也称为“相对值”，它需要后续设备的不间断的计数，由于每次的数据并不是独立的，而是依赖于前面的读数，对于前面数据受停电与干扰所产生的误差无法判断，从而造成误差累计；而“绝对式工作模式”是指在设备初始化后，确定一个原点，以后所有的位置信息是与这个“原点”的绝对位置，它无需后续设备的不间断的计数，而是直接读取当前位置值，对于停电与干扰所可能产生的误差，由于每次读数都是独立不受前面的影响，从而不会造成误差累计，这种称为接收设备的“绝对式”工作模式。
而对于绝对值编码器的内部的“绝对值”的定义，是指编码器内部的所有位置值，在编码器生产出厂后，其量程内所有的位置已经“绝对”地确定在编码器内，在初始化原点后，每一个位置独立并具有唯一性，它的内部及外部每一次数据刷新读取，都不依赖于前次的数据读取，无论是编码器内部还是编码器外部，都不应存在“计数”与前次读数的累加计算，因为这样的数据就不是“独立”“唯一”“量程内所有位置已经预先绝对确立”了，也就不符合“绝对”这个词的含义了。
所以，真正的绝对编码器的定义，是指量程内所有位置的预先与原点位置的绝对对应，不依赖于内部及外部的计数累加而独立、唯一的绝对编码。
关于“绝对式”编码器的概念的“故意混淆”与认识的误区关于绝对值编码器，很多人的认识还是停留在“停电”的位置保存这个概念，这个是片面而有局限性的，“绝对值”编码器不仅仅是停电的问题，对于接收设备，真正的“绝对值”的意义在于其数据刷新与读取无论在编码器内部还是外部，每一个位置的独立性、唯一性、不依赖于前次读数的“绝对编码”，对于这个“绝对”的定义市场上还是模糊不清的，为此有些商家就会对于此概念的“故意混淆”：混淆一：将接收设备的“绝对式工作模式”与绝对值编码器的“绝对式”的混淆。
分别说明绝对式和增量式光电编码器的工作原理(一)
分别说明绝对式和增量式光电编码器的工作原理(一)光电编码器的工作原理1. 引言光电编码器是一种将机械运动转换为电子信号的装置，广泛应用于自动化控制系统中。
其中，绝对式光电编码器和增量式光电编码器是两种常见的类型。
本文将逐步介绍它们的工作原理。
2. 绝对式光电编码器的工作原理传感器阵列绝对式光电编码器通过使用一个传感器阵列来确定位置。
该传感器阵列由一系列光电接收器组成，每个光电接收器都能检测到固定位置上的光线。
光源和缝隙绝对式光电编码器中，存在一个光源和一个旋转的光学光栅。
在光栅上有一些精确的缝隙，当旋转时，光线可以穿过缝隙到达传感器阵列。
信号解码当光线穿过缝隙时，光电接收器会感知到光信号的存在，然后将其转换为相应的电信号。
所经过的缝隙数量和光栅的起始位置决定了相应的编码值。
原始位置计算通过检测光线通过光栅的缝隙，可以计算出初始位置，即将光栅与传感器阵列的位置进行匹配。
在之后的运动中，光栅的旋转会导致光线通过不同的缝隙，从而使传感器阵列能够不断更新位置信息。
绝对位置计算根据光线通过的缝隙数量，可以计算出绝对位置。
每个缝隙对应一个特定的编码值，通过将这些编码值进行组合和分析，可以准确地确定光栅所处的绝对位置。
优势与应用绝对式光电编码器具有高精度、高分辨率和迅速的位置检测能力，适用于需要准确位置反馈的应用，如机器人控制、数控机床等。
3. 增量式光电编码器的工作原理传感器和光栅增量式光电编码器也包括传感器和光栅两部分。
在增量式编码器中，光栅的缝隙数量相对较少，通常为两个。
光信号计数当光线通过光栅时，传感器会检测到信号的变化。
光线从一个缝隙穿过时，信号计数器会进行加一操作；而当光线从另一个缝隙穿过时，信号计数器会进行减一操作。
脉冲输出增量式光电编码器的输出信号是一个脉冲信号，在光栅旋转时，信号计数器会根据光线通过光栅的缝隙数量变化而产生相应的脉冲输出。
相对位置计算根据脉冲信号的数量和方向，可以计算出光栅的相对位置。
增量型和绝对值旋转编码器
增量型和绝对值旋转编码器
增量型和绝对值旋转编码器
一、增量型旋转编码器
轴的每转动一周，增量型编码器提供一定数量的脉冲。
周期性的测量或者单位时间内的脉冲计数可以用来测量移动的速度。
如果在一个参考点后面脉冲数被累加，计算值就代表了转动角度或行程的参数。
双通道编码器输出脉冲A、B之间相差为90O，能使接收脉冲的电子设备接收轴的旋转感应信号，因此可用来实现双向的定位控制；另外，三通道增量型旋转编码器每一圈产生一个称之为零位信号的脉冲（Z）。
二、增量型绝对值旋转编码器
绝对值编码器为每一个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值。
特别是在定位控制应用中，绝对值编码器减轻了电子接收设备的计算任务，从而省去了复杂的和昂贵的输入装置：而且，当机器合上电源或电源故障后再接通电源，不需要回到位置参考点，就可利用当前的位置值。
单圈绝对值编码器把轴细分成规定数量的测量步，最大的分辨率为13位，这就意味着最大可区分8192个位置+多圈绝对值编码器不仅能在一圈内测量角位移，而且能够用多步齿轮测量圈数。
多圈的圈数为12位，也就是说最大4096
圈可以被识别。
总的分辨率可达到25位或者33，554，432个测量步数。
并行绝对值旋转编码器传输位置值到估算电子装置通过几根电缆并行传送。
假设串行绝对值编码器，输出数据可以用标准的接口和标准化的协议传送，同时在过去点对点的连接实现了串行数据传送。
绝对值编码器简介
绝对值编码器概述工作原理绝对值编码器与增量编码器工作原理非常相似。
它是一个带有若干个透明和不透明窗口的转动圆盘，用光接收器来收集间断的光束，光脉冲转换成电脉冲后，由电子输出电路进行处理，并将电脉冲发送出去。
绝对值代码绝对值编码器和增量编码器之间主要的差别在于位置是怎么样来确定的：增量编码器的位置是从零位标记开始计算的脉冲数量来确定的，而绝对值编码器的位置是由输出代码的读数来确定的，在一转内每个位置的读数是唯一的。
因此，当电源断开或码盘移位时，绝对值编码器不会丢失实际位置。
然而，当绝对值编码器的电源一旦重启位置值就会立即替代旧值，而一个增量编码器则需要设置零位标记。
输出代码用于指定绝对位置。
很明显首选会是二进制码，因为它可以很容易被外部设备所处理，但是，二进制码是直接从旋转码盘上取得的，由于同时改变的编码状态位数超过一位，所以要求同步输出代码很难。
例如，两个连续的二进制码编码7（0111）变到8（1000），可以注意到所有位的状态都发生了变化。
因此，如果你试着读在特定时刻的编码，要保证读数的正确性是很困难的，因为在数据改变的一瞬间同时就有超过一位的状态变化。
因此，格雷码在二个连续编码之间（甚至于从最后一个到第一个）只有一位二进码状态变化。
格雷码通过一个简单的组合电路就可以很容易被转换为二进制码。
（见如下表单）格雷余码当定义位置的个数不是2的幂次方时，从最后一个位置变到最前一个位置，即使是格雷码，同时改变的编码状态也会超过一位。
例如，假设一个每转12个位置的绝对型编码器，其格雷码如右侧所示，显而易见在位置11和0之间变化时，3位二进制码位同时改变状态，可能会引起读数出错，这是不允许的。
试用格雷余码，3位二进制就可以维护编码仅仅只有一位状态变化，使得位置0与N值一一对应，这就得到格雷余码。
其中，N是这样一个数，从转换成二进制码的格雷余码中减去N，就得到正确的位置值。
超差值N的计算：N=(2n-IMP)/2式中：IMP IMP是每转的位置数（只能是偶数）2n是2的脉冲数次幂，其数值必须大于IMP在我们的情况下，N是：N=(2n-12)/2=(16-12)/2=2单圈绝对值编码器单圈绝对值编码器即使在掉电的情况下，只要编码器轴转动了一个角度就可以得到一个精确的位移值，而且，每个位移值都能准确地转换成格雷码或二进制码。
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编码器
Q&A环节 关于绝对值编码器大家提出问题，相互讨论学习。
编码器
4 增量式编码器 编码器每旋转一定角度会发出一个脉冲，即输出脉 冲随角位移的增加而累加。增量式编码器一般与PLC 的高速计数器配合使用。 原理图：
编码器
增量式编码器根据通道数目，可将其分为： 1）单通道增量式编码器，内部只有一对光电耦合器， 只能产生一个脉冲序列。 2）双通道增量式编码器，此种编码器一般有AB两 相，编码器内部有两对光电耦合器，输出相位差为 90°的两组脉冲序列，此种输出可以判断旋转方向。
编码器
编码＝t/360×
x
已知螺距t，通过 测量滚珠丝杠的角位 移，间接获得工作 台的直线位移x，构 成位置半闭环伺服系 统。
位置反馈
编码器
螺距
例题：
设 : 螺 距 t=4mm ， 丝 杠 在 4s时间里转动了10圈，求:丝 杠的平均转速n(r/min)及螺母 移动了多少毫米？螺母移动 的平均速度v又为多少？
1. 收拉钢丝绳 2. 测量盘 3. 收紧弹簧轮1 4. 收紧弹簧轮2 5. 专用弹簧 6. 弹性联轴器 7. 编码器
编码器
谢谢大家的听! 以上内容仅供参考学习之用。
编码器
LED
光敏 元件
编码器
（1）用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝 对值编码器。 （2）反之，则需要使用多圈绝对值编码器。根据钟 表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮 传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单 圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器 的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对 编码器。
1 可以检测速度 2 可以检测旋转方向 3 可以定位
通道A 通道 B 通道Z
编码器
4）六通道增量式编码器，在三通道编码器的基础上将每一 通道信号增加一个反向输出，即为6通道编码器，反向信号 的存在主要是为了消除干扰及补偿损耗，以便可以长距离的 传输。信号输出如图：
编码器
Q&A环节 关于增量式编码器，大家提出问题，相互讨论学习。
编码器
轴式
套式
电信号
二进制编码 脉冲
编码器
2 编码器的分类
编码器
编码器
3 绝对值编码器 绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道
刻线依次以2线、4线、8线、16线……编排，通过 读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2 的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称 为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机 械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编 码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需 记忆，无需找参考点。
编码器
1 认识编码器 2 编码器的分类 3 绝对值编码器 4 增量式编码器 5 两种编码器比较 6 编码器的使用
主讲：刘水兵
编码器
1 认识编码器
编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数 据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信 号形式的设备。编码器是传感器（sensor）的一种， 主要用于测量机械运动的角位移，通过角位移可计 算出机械运动的位置，速度等。
编码器
5 两种编码器比较
增量编码器
绝对值编码器
一般用来测试速度与方向
也可以用角度测量，但在断电 或电源出现故障时位置信息丢 失，需找零。
传送在一转中每一步的唯一的位 置信息
位置信息一直可用,即使在断电或 电源出现故障时
一般应用于角度测量、位置检测 及往复运动
编码器
6 编码器的使用
角位移测量 1）绝对值编码器 绝对值编码器每一个角度位置都有一个固定的编码，只要读 出该编码即可确定位置，即角位移。根据编码器的精度可知 单圈360度对应的位置数。 2）增量式编码器 增量式编码器根据其精度，例如1000脉冲/圈，可知编码器 每旋转一圈产生1000个脉冲，一个脉冲代表（360°/1000）， 多圈计数时，脉冲一直累加即可知道对应角位移。
编码器
3）三通道增量式编码器，内部除了有双通道增量式 编码器的两对光电耦合外，在脉冲码盘的另外一个 通道有1个透光段，每转1圈，输出1个脉冲，该脉冲 称为Z相零位脉冲，用做系统清零信号，或坐标的原 点，以减少测量的积累误差。 （这里实物讲解此种编码器）
编码器
增量编码器输出信号：
3通道信号 在双通道编码器的基础上增加了 一个零位信号，用于基准点定位 一般测长度使用该信号，测速一 般不使用该信号。 信号输出如图：
编码器
绝对值编码器的输出形式： 绝对值编码器信号输出有并行输出、串行SSI输出、 现场总线型输出、变送一体型输出。
并行输出：并行输出的每一根线代表一个位，编码 器有多少位即有多少根输出线，组成一个唯一的位 置编码，所以需要的PLC输入点会很多。代码一般为 BCD或者格雷码。 （同步串行）串行SSI输出：这种输出可靠性高，传 输距离远。但是不能跟s7-200直接连接，需要s7-300 以上系列PLC。
螺母
螺距
x=？
丝杠
编码器
x
x
末端安装包含了丝杠的传动误 差，反馈位置控制精度更高
编码器装在丝杠末端与前端 （和伺服电动机同轴）在位置控 制精度上有什么区别？
编码器
绝对型旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速 端安装、辅助机械装置安装等多种形式。
1）高速安装
编码器
2）低速安装
编码器
3）辅助安装
编码器
（异步串行）现场总线型输出：比较熟悉的如， ModbusRTU输出、Profibus-DP输出等。该类编码器 可以与s7-200PLC通信连接使用，使用方便，成本低。 变送一体型输出：这种输出型信号已经在编码器内 换算后直接变送输出，常用的有模拟量4—20mA输 出、RS485数字输出或者两者同时输出，即为双输出 型编码器。 （这里实物介绍并行输出和现场总线ModbusRTU输 出型编码器）