“編碼” 是一種數(shù)學(xué)模式，是指信息傳遞中將信息編排送出（Encode），接收端收取編碼、解碼后獲取信息（Decode）。

現(xiàn)代編碼的數(shù)學(xué)模式是 0 和 1（有和無(wú)、通和斷、長(zhǎng)音和短音，高電平和低電平，等等）。例如：航海中的兩船相遇的旗語(yǔ)、燈語(yǔ)，無(wú)線(xiàn)電發(fā)報(bào)的摩爾斯編碼（長(zhǎng)短音）；再例如：音頻編碼器的 CD 唱片與唱機(jī)，視頻編碼器的 DVD、藍(lán)光與高清電視...等等。

而旋轉(zhuǎn)編碼器就是要把當(dāng)前的角度信息或旋轉(zhuǎn)的角度變化信息“編碼”送出。

相對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼，是指需要兩次以上的編碼信息與輸出，通過(guò)兩次以上的編碼信息的比較，獲得相對(duì)變化的角度值，也叫增量編碼器。這種編碼角度信息必須有轉(zhuǎn)動(dòng)才會(huì)有信息變化與累加，就好比 CD 唱片必須有轉(zhuǎn)動(dòng)才會(huì)有聲音。當(dāng)前的角度值是要經(jīng)過(guò)前面歷史信息的比較與累加、記憶才能獲得。

絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼是指不需要讀兩次以上的變化信息，無(wú)需比較與累加，絕對(duì)值是與歷史信息無(wú)關(guān)的，可以直接一次性讀取到當(dāng)前的角度位置值。相對(duì)型的編碼是“變化的角度量”，包括內(nèi)部和外部的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)累計(jì)與記憶，與歷史計(jì)數(shù)有關(guān)系；絕對(duì)值的編碼是“直接的當(dāng)前角度值”，與歷史計(jì)數(shù)無(wú)關(guān)。

增量編碼器通過(guò)輸出每圈的脈沖數(shù)（PPR）對(duì)一個(gè) 360° 圓周分割，也稱(chēng)為分辨率。每個(gè)脈沖周期的變化代表了一定角度變化，這樣預(yù)先分割角度到每個(gè)周期并讀取計(jì)數(shù)周期變化的方式為“增量編碼”，增量編碼器輸出一般是 A、B、Z 三相信號(hào)，A 和 B 的輸出相差 1/4 個(gè)周期，正轉(zhuǎn)是 1/4 相差，而反轉(zhuǎn)是 3/4 相差，以此可以判斷編碼器的正反轉(zhuǎn)；Z 相是每圈僅提供一個(gè)位置脈沖，以此可以設(shè)定零位值。

以傳感器內(nèi)部信號(hào)獲得的有和無(wú)，電學(xué)的高低電平作為 1 和 0 的編碼，有 N 位的 0、1 編碼（也稱(chēng)為二進(jìn)制編碼）組成的絕對(duì)值編碼。數(shù)字式編碼的有和無(wú)，對(duì)于各種微動(dòng)因素的干擾引起的大小變化不敏感，為此抗干擾性強(qiáng)。目前越來(lái)越多的應(yīng)用采用絕對(duì)值編碼器。

  十進(jìn)制碼

日常生活中，我們的數(shù)字是 0～9，逢十進(jìn)一，這稱(chēng)為“十進(jìn)制”數(shù)字編碼；

因 10 進(jìn)制編碼需要用十個(gè)階梯的分布物理量，物理實(shí)現(xiàn)較不方便，編碼器中很少用此編碼。

 純二進(jìn)制碼

現(xiàn)代電子數(shù)字編碼，一般都以通斷（明暗）代表 0、1，有多位數(shù) 2 的 N 次方構(gòu)成編碼，最簡(jiǎn)單的就是純二進(jìn)制編碼 BIN，變化的數(shù)字就是 0 和 1，逢二進(jìn)一，這稱(chēng)為“純二進(jìn)制”數(shù)字編碼，計(jì)算機(jī)電子應(yīng)用中較多以此為編碼。

 16 進(jìn)制碼

以二進(jìn)制 4 位一組向十進(jìn)制解碼 0～15，但是 10 以上不以?xún)晌粩?shù)表示，而是以 A～F 表示，如 10 為 A，15 為 F，這是 16 進(jìn)制的編碼，便于數(shù)據(jù)寄存及辨識(shí)。

 BCD 碼

十進(jìn)制每一位分解解碼到二進(jìn)制碼的4位一組十個(gè)數(shù)，其 BCD 碼向十進(jìn)制解碼后只有 0～9，而無(wú)需再考慮十進(jìn)制的進(jìn)位問(wèn)題，一般用于人眼習(xí)慣的 7 段數(shù)碼顯示管。

 格雷碼

格雷碼是二進(jìn)制編碼的一種，其特征是每一次遞增（或遞減）一個(gè)字變化，所有位數(shù)上只有其中一位發(fā)生了改變（0 與 1 的變化），并且數(shù)據(jù)終點(diǎn)循環(huán)到起點(diǎn)同樣遵循這個(gè)原則，這樣在一個(gè)字的變化過(guò)程中，只有一位數(shù)發(fā)生跳變，數(shù)“能”變化量最小，出錯(cuò)概率最低。特別適合于絕對(duì)值編碼器的多碼道同步讀取或多位數(shù)同步輸出（并行輸出）中，也適合在通訊傳輸中。

 格雷余碼

二進(jìn)制編碼中大部分是 2 的冪次方編碼，編碼總數(shù)也是 2 的冪次方，如 8 位的 256、10 位的 1024 等，在編碼器的角度計(jì)算中，在角度計(jì)算中無(wú)法整除取整，有時(shí)要用到角度的整數(shù)，為此有格雷余碼，在格雷碼的數(shù)碼中去除一部分，余下一部分編碼使用，因此也稱(chēng)為“余格雷碼”，例如 180、360、720 個(gè)編碼的“余格雷碼”。格雷余碼向十進(jìn)制解碼后的十進(jìn)制數(shù)不從 0 開(kāi)始，需要“補(bǔ)碼”。

 其他編碼

在通訊傳輸中，還有一些不常見(jiàn)的編碼，是上述編碼形式的變異或組合，例如曼切斯特編碼等，這里就不一一敘述了。

絕對(duì)值多圈編碼器，就是在其測(cè)量范圍內(nèi)，不僅僅在單圈 360° 內(nèi)有“絕對(duì)值編碼”，而且在超過(guò) 360° 后仍然有不依賴(lài)于計(jì)數(shù)的多圈數(shù)值的唯一絕對(duì)編碼。其一般與鐘表式的分針、時(shí)針原理相似。

絕對(duì)值多圈編碼器的數(shù)值讀取必須與歷史無(wú)關(guān)，不存在是否有記憶、是否有電池的問(wèn)題。通電讀取或不讀取，停電記憶或不記憶，電池有或沒(méi)有，絕對(duì)值編碼的數(shù)據(jù)都在那里。如果編碼器是通過(guò)內(nèi)部或外部的計(jì)數(shù)器累加計(jì)數(shù)的，輸出編碼值與歷史計(jì)數(shù)有關(guān)系，一旦歷史關(guān)系丟失或出錯(cuò)，信息也將錯(cuò)誤，就不能稱(chēng)為“絕對(duì)值”的多圈編碼器，無(wú)論其是否有電池。

多圈絕對(duì)值編碼器以“單圈位數(shù) x 多圈圈數(shù)（或位數(shù)）”的方式表示其分辨率和測(cè)量圈數(shù)行程，多圈常用的是 4096 圈，少量可以達(dá)到 16384 圈、65536 圈（16 位）。

在很多電機(jī)應(yīng)用中，軸位置、方向以及速度都是關(guān)鍵信息。設(shè)計(jì)工程師可以選擇軸位編碼器，以實(shí)時(shí)提供這些關(guān)鍵信息。

在多數(shù)運(yùn)動(dòng)和電機(jī)控制設(shè)計(jì)中，電機(jī)軸的位置、方向和速度都是關(guān)鍵信息。對(duì)于無(wú)刷直流 (BLDC) 電機(jī)而言更是如此，此類(lèi)電機(jī)具有優(yōu)異的效率和可控性，應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，但其需要系統(tǒng)控制器準(zhǔn)確的“知道”應(yīng)在何時(shí)激勵(lì)和去激勵(lì)電機(jī)線(xiàn)圈以維持正常旋轉(zhuǎn)。

軸位編碼器可用來(lái)實(shí)時(shí)確定電機(jī)參數(shù)。此類(lèi)編碼器是一種機(jī)電元件，可將軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再將電信號(hào)反饋到電機(jī)控制器形成閉環(huán)回路。系統(tǒng)就是通過(guò)這種方式控制電機(jī)軸的位置、速度、速度曲線(xiàn)和轉(zhuǎn)矩，同時(shí)還能監(jiān)控停轉(zhuǎn)或其他故障。在確定了電機(jī)軸的位置和方向后，此元件可通過(guò)模擬電路或數(shù)字過(guò)程確定電機(jī)軸的速度，甚至是加速度。（請(qǐng)注意，速度是位置對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，而加速度是速度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)）。有些場(chǎng)合，會(huì)將編碼器安裝在遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置處，這樣便會(huì)產(chǎn)生一系列敏感性問(wèn)題，如背隙、濺液、彎曲及其他需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮的機(jī)械類(lèi)問(wèn)題。

雖然檢測(cè)電機(jī)位置是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的概念，但在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些難題（從適度的擺動(dòng)到啟動(dòng)/停止操作的影響），這是因?yàn)槎鄶?shù)電機(jī)的操作環(huán)境比較惡劣所致。而且，用戶(hù)對(duì)于精度、分辨率、牢固性及成本的要求也各不相同。

請(qǐng)注意，并不是所有的電機(jī)都需要編碼器。在洗衣機(jī)滾筒等對(duì)位置或速度精度要求不高的場(chǎng)合，可使用“無(wú)傳感器”電機(jī)控制。

為滿(mǎn)足上述各類(lèi)需求，通?？刹捎没诠鈱W(xué)式、磁式（也稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)）和電容式原理的三類(lèi)編碼器技術(shù)。這三類(lèi)都是非接觸式器件，因此也就消除了較簡(jiǎn)單的接觸式有刷編碼器可能會(huì)發(fā)生的摩擦或磨損問(wèn)題。

分辨率是需要注意的主要編碼器參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)編碼器的分辨率為48 - 2,048ppr，雖然較高的ppr值能提供更高的精度，但需要的編碼器也更貴，從而將加重閉環(huán)回路的系統(tǒng)控制器或數(shù)字處理器的計(jì)算和處理負(fù)擔(dān)。與所有高分辨率器件一樣，由于軸位中有噪聲、振動(dòng)或抖動(dòng)，過(guò)高的精度可能會(huì)產(chǎn)生不利的影響。編碼器輸出進(jìn)入電路，進(jìn)而將原始信號(hào)轉(zhuǎn)換為有用的格式和數(shù)據(jù)，之后再送入系統(tǒng)控制器。在有些場(chǎng)合，轉(zhuǎn)換是由系統(tǒng)控制器本身完成的。

光電編碼器采用玻璃或塑料圓盤(pán)（“碼盤(pán)”），周邊有兩組缺口。LED光源和光檢測(cè)器位于碼盤(pán)的相對(duì)面。當(dāng)碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，透光/不透光缺口形成脈沖，指示旋轉(zhuǎn)位置和方向。光電編碼器通常需要一個(gè)20到40 mA的低壓直流電源。

有些光電編碼器只有光學(xué)部分，而由用戶(hù)提供實(shí)際的碼盤(pán)；也有一些供應(yīng)商將碼盤(pán)作為選件提供，較大的碼盤(pán)便于實(shí)現(xiàn)較高的分辨率。編碼器與碼盤(pán)在安裝布局和對(duì)齊時(shí)需要特別小心，碼盤(pán)的中心孔必須調(diào)整為適合電機(jī)軸的尺寸。

光電編碼器隨被廣泛使用且相當(dāng)成功，但也需要滿(mǎn)足應(yīng)用的嚴(yán)格要求。安裝環(huán)境中通常會(huì)充斥著污垢、油污及其他污染物，這些都可能會(huì)干擾碼盤(pán)、缺口以及編碼器輸出。此外，LED亮度會(huì)在10,000到20,000小時(shí)（大約1到2年）內(nèi)減少一半，最終熄滅。有些光電編碼器采用塑料碼盤(pán)以求降低成本，但這類(lèi)碼盤(pán)在高溫環(huán)境下可能會(huì)變形（這是很多工業(yè)電機(jī)安裝時(shí)常見(jiàn)的現(xiàn)象），因此可能需要使用成本更高且更易碎的玻璃碼盤(pán)。但無(wú)論如何，光電編碼器的小尺寸、低成本以及眾多的供應(yīng)商和型號(hào)，使其成為設(shè)計(jì)人員的首選。

電磁或旋轉(zhuǎn)編碼器采用一對(duì)特殊的類(lèi)變壓器繞組，其初級(jí)繞組位于軸上，次級(jí)繞組為周?chē)慕邮绽@組。此類(lèi)編碼采用正弦波激勵(lì)初級(jí)繞組，以在次級(jí)側(cè)產(chǎn)生正弦輸出，所得輸出將根據(jù)初級(jí)側(cè)波形進(jìn)行解調(diào)。兩個(gè)波形間的相位差表示軸相對(duì)于固定繞組的位置。Ams的AS5145 12位可編程磁旋轉(zhuǎn)編碼器就是這類(lèi)非接觸式磁性編碼器，作為一款片上系統(tǒng)，它在單顆器件內(nèi)整合了集成霍爾元件、模擬前端及數(shù)字信號(hào)處理功能，同時(shí)還配備了可用的評(píng)估/演示板。

作為基本變壓器繞組，采用這類(lèi)設(shè)計(jì)的編碼器堅(jiān)固耐用、可靠，并且可以在寬溫范圍內(nèi)保持一致性，但它需要激勵(lì)和解調(diào)電路，因此需要的電源要高于光電編碼器。而且相對(duì)于光電編碼器，此類(lèi)編碼器的成本和尺寸相對(duì)來(lái)說(shuō)也更高、更大，安裝時(shí)也必須要考慮需要容納兩組繞組。但從另一方面來(lái)說(shuō)，這類(lèi)編碼器是“完整”的，不需要單獨(dú)提供碼盤(pán)或類(lèi)似的配件。

第三種類(lèi)型是電容編碼器，采用了標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性位置編碼器的電容感應(yīng)工作原理，這是30多年前為游標(biāo)卡尺而開(kāi)發(fā)的。電容編碼器采用桿狀或線(xiàn)狀形式，一個(gè)位于固定元件上，另一個(gè)位于活動(dòng)元件上，構(gòu)成配置為發(fā)射器/接收器對(duì)的可變電容。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，編碼器中的ASIC電路會(huì)對(duì)線(xiàn)條變化進(jìn)行計(jì)數(shù)，還會(huì)進(jìn)行插值運(yùn)算以確定編碼器位置和旋轉(zhuǎn)方向。這種技術(shù)不會(huì)受到灰塵、污垢或溫度的影響，也沒(méi)有LED變暗或熄滅問(wèn)題，而且工作電流低于10 mA。

除了光電、磁性和電容編碼器之外，霍爾效應(yīng)傳感器也可用于軸位編碼。雖然霍爾效應(yīng)傳感器高效且可靠，但是它們通常僅適用于以相對(duì)低的精度/分辨率確定軸位置的場(chǎng)合，例如指示傳動(dòng)軸上的齒輪道。

　　1、檢查旋轉(zhuǎn)編碼器門(mén)是否密封。工作前五分鐘，須開(kāi)動(dòng)通風(fēng)除塵設(shè)備，通風(fēng)除塵設(shè)備失效時(shí)，禁止旋轉(zhuǎn)編碼器工作。

　　2、工作前必須穿戴好防護(hù)用品，不準(zhǔn)赤裸膀臂操作旋轉(zhuǎn)編碼器。

　　3、旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)與工作要求相適應(yīng)，一般在十至二十號(hào)之間適用。

　　4、旋轉(zhuǎn)編碼器工作時(shí)，禁止無(wú)關(guān)人員接近。清掃和調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)部位時(shí)，應(yīng)停機(jī)進(jìn)行。

　　5、不準(zhǔn)用旋轉(zhuǎn)編碼器壓縮空氣吹身上灰塵。

　　6、工作完后，旋轉(zhuǎn)編碼器通風(fēng)除塵設(shè)備應(yīng)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)五分鐘再關(guān)閉，以排出室內(nèi)灰塵，保持場(chǎng)地清潔。