編碼器是如何實現定位功能的？

編碼器，作為工業控制中的關鍵部件，主要負責測量和報告電機軸或負載的當前位置。然而，旋轉編碼器本身并不直接執行定位操作，而是需要配合數控系統（如PLC等控制器）以及伺服或步進電機來實現精確定位。編碼器可以比作人的眼睛，它知道電機軸或負載當前所處的位置。

圖為與測量輪配合測速使用的亨士樂增量編碼器照片

編碼器的工作原理

以光電編碼器為例，它通常包含一個薄而輕的圓盤（碼盤），該圓盤上通過精密儀器刻有許多細小的縫隙。這些縫隙將360度圓周細分為多個等份，比如1024組，這樣每組之間的角度差就是360/1024度=0.3515625度。

在碼盤的一面安裝有一個精密的發光源，而在另一面則配置有接收器，如光敏電阻等元件，并配有放大和整形電路。當碼盤轉動時，有縫隙的地方會讓光線通過，此時接收器會瞬間接收到光脈沖。這些光脈沖經過電路處理后，轉化為電脈沖信號輸出。這樣，當碼盤旋轉一周時，會對應輸出1024個脈沖。通過讀取這些脈沖的個數，就可以確定碼盤（進而電機軸）當前所處的位置。

編碼器的應用

電機軸位置檢測：將編碼器安裝在電機軸上，由于電機軸與碼盤是剛性連接的，因此兩者位置一一對應。通過讀取編碼器輸出的脈沖數，就可以知道電機軸的當前位置。
負載位置檢測：電機軸通常會通過同步帶、齒輪、鏈條等帶動負載（如絲桿）運動。根據特定的電子齒輪比關系（即電機轉一圈，絲桿前進的毫米數），通過讀取編碼器輸出的脈沖數，可以反推出當前絲桿的位置。

增量型編碼器與絕對值編碼器

增量型編碼器：為了解決編碼器無限旋轉導致角度無窮大的問題，設計了增量型編碼器。它會在每轉一圈時輸出三組信號ABZ。其中，AB相脈沖對應一圈內的圓周角度，且兩種脈沖處于正交狀態。通過判斷AB相脈沖的上升沿和下降沿的先后順序，可以確定編碼器的旋轉方向。Z相脈沖作為基準點，編碼器每轉一圈只輸出一個Z相脈沖。這樣，即使系統斷電重新上電，只要能找到這個基準點，就可以確定絲桿的初始位置。
絕對值編碼器：對于只需要轉一圈或幾圈的應用場景，可以使用絕對值編碼器。絕對值編碼器具有更高的細分精度，如13位編碼器可以輸出2^13個脈沖來對應360度。這種編碼器在斷電后無需重新調整零位，因為脈沖數與角度之間存在一一對應的關系。對于需要轉多圈但圈數不多的應用，絕對值編碼器同樣適用。

磁電編碼器

除了光電編碼器外，還有磁電編碼器。它通過在碼盤上加工多個南北間隔的小磁鐵，并使用霍爾元件讀取小磁鐵信號來輸出電脈沖信號。磁電編碼器價格較為便宜且可靠性高，但精度稍遜于光電編碼器。

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