关于编码器的结构特性以及应用的详细介绍

编码器的结构特性及应用有哪一些？编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。确实，编码器只是一个很小的部件。但是它可能用在大家想都没想过的机器上。在现在，我们都很清楚编码器是同电机结合使用的。世间有千百万种可能性，编码器同电机结合使用（伺服电机编码器）也仅仅是沧海一粟，它还有更多你所意想不到应用。

熟悉运动控制的人就会了解熟悉编码器。但是对于那些还没有接触编码器的人来说，编码器是相对陌生的。因此，小编以我们日常生活之中乘坐的电梯为例，介绍编码器的功能。在介绍以前，让我们想象一下乘坐电梯的过程。我们按了“△▽”按钮，但过了一会儿，电梯会来到我们的楼层，然后自动开门，然后我们就进入电梯。进入电梯之后，我们按相应楼层的按钮。电梯门自动关闭，把我们带到相应楼层，电梯门再次打开。

在这一系列过程的动机，实际上有两个编码器扮演着重要的角色。我不知道你是否知道？首先，第一个编码器控制电机使电梯移动。因为电梯是靠电机旋转来上下的，所以只要旋转方向明确，就可以判断电梯是上升还是下降。此外，编码器还可以检测到电机的运动（旋转次数&41；），从而准确地知道电梯移动了多少。利用这些编码器通过电梯控制面板提供的信息，电梯可以快速、稳定地到达指定楼层。

另一个电梯门由编码器自动控制。我们经常看电梯的开关，很明显，它动机有一个微妙而精确的控制。电梯门开关的时间非常精确。在打开电梯门的过程之中，可以加快电梯门的运行速度，缩短实现时间。通过编码器正确的掌握电机的运动和控制，可以实现丝织物的一般柔顺动作。

当电梯出现在人们的视野之中时，编码器并不流行。超过所有的编码器工作都是由人工完成的。一开始没有“△▽”按键，都是用铃声。我们可以在民国电影之中看到这一幕。上海滩大亨进入电梯，电梯之内的服务员按铃下闸，使电梯到达相应楼层。但是现在，由于使用编码器来确定电机的旋转方向和旋转次数，电梯变得越来越方便，不再需要像之前那样手动操作。

编码器的结构特点和应用是什么？那么如何使用编码器来知道“旋转方向”、“旋转位置”和“旋转速度”？这一次，简要介绍了光传输编码器。透明编码器主要由四部分组成：①LED发光元件；②透镜；③码盘；④光接收IC。首先，LED发光体的光是无序光。光被透镜聚集在一起，并转换成平行光。在代码板之上均匀地打开多个矩形孔（有灯或无灯）。它被发射到光接收IC之上的发光二极管和其他电子元件，并由信号转换电子部分进行处理。最终，输出了A相和B相两种方法。

A相和B相的相位关系在世界上是普遍存在的。a相与B相的相位差为14周输出。通过对A、B相编码器输出信号的处理，可以清楚地显示出电机的旋转方向、位置和速度。然后我们将讨论如何检测它们。通过检测a相和B相的序列，可以检测编码器的旋转方向。例如，当编码器顺时针旋转时，a相出现在B相后，如果码盘逆时针旋转，B相会出现在a相以前，这样的结构不仅可以确定旋转方向，还可以确定水平驱动时的运动方向。

编码器旋转位置检测

码盘（光栅盘）是在一定直径的圆板之上均匀开若干个矩形孔。我们家一周有360个长方形的洞。因为每个矩形孔都输出一个脉冲信号，所以可以检测到每个脉冲具有与一个度相同的旋转位置。如果一个圆内有3600个矩形孔，则可以检测到0.1度角。

检测编码器的转速

测量输出脉冲频率和编码器分辨率，然后根据下式轻松计算编码器速度。

转速（Rmin）=（脉冲频率分辨率）*60

灵活使用编码器可以控制电机的旋转方向、位置和速度。在上述电梯实例之中，如图4所示，微处理器发出控制信号驱动电机，安装在电机轴之上的编码器输出信号。然后利用编码器计数器对编码器的输出进行处理，并与微处理器的控制信号进行差分比较。通过比较驱动电机的控制信号和电机旋转的结果，只向电机提供目标转速所需的功率。在这种封闭结构之中，我们称之为闭环。

要实现高精度的运算

说到这里，我们必须对编码器的操作有一个大致的了解。现在让我们回到编码器的其他应用。如果有人问你编码器是干什么的？最简单的方法是测量旋转或移动物体的方向、数量和角度。因此，一般来说编码器的应用，可以引用电机驱动的机器。

然而，似乎范围太广了。更准确地说，是高精度的机械设备。对于像电风扇这样的家用电器，无刷电机就不会有问题，所以不需要使用编码。相反，在工业机器人、AGV、模块等工业设备之中，由于对高精度操作的要求，编码器被广泛应用于这些设备之中。另外，文章开头介绍的电梯，对自身运动要求很高，也会采用编码器。近年来，编码器在混合动力汽车和电动汽车之中的应用越来越广泛。

有电机的地方就有编码器

有没有意识到目前所介绍的编码器应用全部都跟电有关？进行旋转或水平运动，除了用电作为动力源的电机驱动之外，用油压、气压作为驱动方式也是有的。但是这些油压和气压装置，基本上没有使用编码器。为什么呢？首先，电机的话通过电源开关的控制，可以马上开启或停止运动。通过控制电机电压和频率，可以轻易改变转数。因为这些动作都有着高应答，通过编码器可以对电机进行高精度且迅速的控制。

用油压作为动力源的话，油压上升是需要时间的（例如螺旋桨），也就无法像电机那样用编码器进行控制。不单单是螺旋桨开始运动的时候，如果要改变转数时，螺旋桨无法马上响应，只能够慢慢变化。这是由于驱动螺旋桨运动的油压受油的黏性、管道阻力所限制。油压的变化以及螺旋桨转数滞后，使得用编码器测定转数进行控制变得异常困难，气压设备同理。

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