機器人開發--編碼器

• 1 概述
• 2 編碼器介紹
• • 2.1 編碼器定義
  • 2.2 編碼器分類
  • • 1 按碼盤的刻孔方式不同分類
    • • （1）增量型
      • （2）絕對值型
      • （3）混合型
    • 2 按信號的輸出類型分為
    • 3 以編碼器機械安裝形式分類
    • 4 以編碼器工作原理可分為
    • • 光學編碼器
      • 磁編碼器
      • 感應式
      • 電容式
      • 電渦流式
      • 旋變式
  • 2.3 主要廠家
• 其他
• • ABI（ABZ）信號和UVW信號
  • PWM信號
• 參考

1 概述

2 編碼器介紹

• 日系伺服廠家，一般將編碼器、伺服驅動器、電機成套打包提供給客戶；類似華為一樣，軟硬件自己搞，可以極限榨取硬件性能，構造自己的生態。如，安川、松下、三菱、歐姆龍、山羊等日系廠家均是此路線。另外，由于深厚的技術積累，日本也衍生出了專門的編碼器供應商，如多摩川、尼康、三協等。
• 歐系伺服更加開放；一般伺服驅動器廠家，只做驅動器，將驅動器功能性能做到極致，可以匹配各家編碼器，可以匹配各種電機，如高創、ABB、ACS、elmo、貝加萊、copley和科爾摩根等；編碼器方面，則衍生出了極其專業的海德漢、雷尼紹、sick等國際品牌，專業做磁編的也有伯根、博斯特、巴魯夫等；當然也有些廠家，提供整套伺服，如倍福、西門子、施耐德等巨頭。歐系伺服，大家分工明確，各自完善自己的技術，每一家都有自己的看家本領；另外，也衍生出了一系列的配套產業，特別是在半導體技術的支撐下，像ICHAUS、AVAGO、AMS、英飛凌等，為編碼器技術提供ASIC級整體解決方案，如專用的感應芯片、細分芯片和解碼芯片等。
  

2.1 編碼器定義

編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數據進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。

2.2 編碼器分類

1 按碼盤的刻孔方式不同分類

（1）增量型

就是每轉過單位的角度就發出一個脈沖信號(也有發正余弦信號，然后對其進行細分，斬波出頻率更高的脈沖)，通常為A相、B相、Z相輸出，A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出，根據延遲關系可以區別正反轉，而且通過取A相、B相的上升和下降沿可以進行2或4倍頻；Z相為單圈脈沖，即每圈發出一個脈沖。

（2）絕對值型

就是對應一圈，每個基準的角度發出一個唯一與該角度對應二進制的數值，通過外部記圈器件可以進行多個位置的記錄和測量。碼道數越多精度越大。
如21位絕對值編碼器。

（3）混合型

混合式絕對編碼器，它輸出兩組信息，一組信息用于檢測磁極位置，帶有絕對信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。

2 按信號的輸出類型分為

電壓輸出、集電極開路輸出、推拉互補輸出和長線驅動輸出。

3 以編碼器機械安裝形式分類

（1）有軸型：有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。 [2]
（2）軸套型：軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。

4 以編碼器工作原理可分為

目前來看，磁電式編碼器在精度上與光電編碼器仍有較大差距，17位磁編，±3角分的精度，僅可以滿足一些低端應用場合，無法代替光編。

光學編碼器

使用具有光電傳感器矩陣的專用ASIC，該光電傳感器通過金屬碼盤后從LED接收紅外光。該碼盤由光盤上的不透明段和透明段組成。這種類型的編碼器將提供非常精確的定位，并且對外部磁場不敏感。

磁編碼器

磁性編碼器是一種單芯片技術，可提供三個反饋通道并具有集成的RS422線路驅動器。使用霍爾傳感器陣列來感應磁場。正弦/余弦信號被數字化并轉換為ABZ增量信號。在緊湊的尺寸下，分辨率為每轉1 – 1024行。

使用了提供正弦/余弦磁場測量的磁阻傳感器。內插器將這些信號轉換為2個方波輸出。在緊湊的設計中，這提供了反饋通道，包括索引脈沖。它對溫度不敏感，對不需要的外部場敏感度低。分辨率最高可達512行。

感應式

電容式

電渦流式

旋變式

貝加萊、倫茨一直有標配17位旋變的伺服產品；

2.3 主要廠家

其他

ABI（ABZ）信號和UVW信號

• ABI信號
  
  上圖，編碼器輸出三組方波脈沖A、B和I相；A、B兩組脈沖相位差90度，根據誰先出現可以方便的判斷旋轉方向。而Z相為每轉一圈輸出一個脈沖，用于基準點定位。

• UVW信號
  
  編碼器還可以輸出UVW信號來表示電機的位置變化，主要用于無刷直流電機的驅動。

PWM信號

編碼器還可以輸出PWM信號，改變PWM的占空比來表示編碼器的絕對位置。
還可以在PWM信號上加上通信信息，傳遞給單片機。

參考

1、
2、旋轉編碼器的原理是什么？增量式編碼器和絕對式編碼器有什么區別？
3、編碼器有什么分類？
4、百科–編碼器
5、什么是編碼器？了解兩種類型的編碼器
6、伺服編碼器基礎知識簡介（一）
7、增量式光電編碼器原理及其結構
8、增量式編碼器和絕對式編碼器，ABI信號和UVW信號、編碼器PWM信號
9、編碼器作為伺服電機一部分，到底發揮著怎樣的作用？
10、伺服編碼器基礎知識簡介（一）
11、伺服編碼器基礎知識簡介（二）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的机器人开发--编码器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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