在工控数据测控技术的范畴内,编码器可以根据其信号原理被分为增量型编码器和绝对型编码器。其中,增量型编码器以旋转中产生的相位差来工作,其核心是光电码盘,这个码盘上有环形的通与暗线,以及发射和接收部件。通过四组正弦波信号——A、B、C、D,每组相差90度相位差,并且将C与D反向叠加到A与B上,以此来增强稳定性。此外,每次旋转都会输出一个Z脉冲作为零位参考。
由于A与B之间存在90度相位差,可以通过比较哪一侧先出现以判定正转或反转,同时零位脉冲提供了参考位置。这些代码盘材料包括玻璃、金属和塑料,其中玻璃具有高精度、高热稳定性,而金属虽不易碎但精度有限,热稳定性较低;塑料则经济实惠但在性能方面稍逊一筹。
分辨率通常指的是每360度旋转所包含的刻线数,一般范围从5到10000条线。在输出形式方面,有正弦波(电流或电压)、方波(TTL或HTL)以及集电极开路等多种形式,其中TTL采用长线差分驱动方式,而HTL称作推拉式输出。
连接方式主要有单相联接用于单方向计数,双相联接用于计数和判断方向,三相联接带有参考位用于位置测量。而对于带对称负信号的连接,如TTL或者HTL,它们能够减少传输距离中的干扰,从而实现更远距离传输。
然而,在使用过程中,增量型编码器可能会遇到零点累积误差的问题,而且抗干扰能力较弱,并且需要断电记忆并在开机时寻找零点,这些问题可以通过使用绝对型编码器得到解决。
绝对型编码器利用光电代码盘上的多道通道刻线,每道刻线按照2^n次幂排列形成唯一二进制格雷代码,由于其位置决定,因此无需记忆也不需要寻找参考点,对抗干扰能力大幅提高。此外,它们还能适应超过360度旋转的情况,可以是单圈也可以是多圈绝对值编码器。多圈绝对值编码器结合钟表齿轮机械原理扩展了测量范围,便于安装调试。