引言

　　光电轴角编码器(以下简称光电编码器)，它是以高精度计量圆光栅为检测元件，通过光电转换及相应硬件处理电路将输入的角位置信息转换成相应的数字代码，并可与计算机等控制系统及显示装置相连接，实现数字化测量、控制与显示。

　　光电轴编码器具有较高的性能价格比，且具有结构紧凑、可靠性高、精度高等优点，广泛地应用于数控机床、机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪和高精度闭环调速系统等诸多领域，是自动化设备理想的角度和速度传感器，它已成为检测旋转角度和线性位置的最为重要的手段之一。

　　本文主要介绍光电编码器的选型原则。

　　光电编码器类型简介

　　光电编码器按所使用的光学码盘图案通常分为增量式、绝对式与混合式三种，其中增量式编码器主要用于测量旋转轴速度，绝对式编码器主要用于测量旋转轴的空间位置，混合式编码器是增量式编码器与绝对式编码器的组合，具备增量编码器和绝对式编码器的一些特点。光电编码器后端加入处理芯片之后，三种光电编码器都具有测量旋转轴速度与空间位置的功能。具体光栅图案见图1～图3，其原理已有很多文章介绍，这里不再赘述。

　　光电编码器选型原则

　　目前，使用光电编码器测量角度和长度已经是成熟技术。在进行光电编码器选型时主要从以下几个方面考虑：

　　光电编码器类型;

　　外形;

　　分辨率、精度;

　　信号输出形式。

　　光电编码器类型选择

　　光电编码器通常用于角度测量，并且经过机械装置转换后也可以进行长度的测量，因此光电编码器在角度和长度测量领域应用很广泛。

　　测长度还是测角度;测长度如何通过机械方式转换;测量范围是360°以内(单圈)，还是超过360°(多圈);转动方向是一个方向旋转循环工作，还是正反向方向循环工作;测量速度还是测量角位置，这都是在选择光电编码器时需要事先确定的。

　　角度测速常采用增量式编码器，其具有体积小、价格低等优点，且可以无限累加测量，因此目前增量式编码器在测速应用方面仍处于无可取代的主流位置。增量式编码器在转动时输出脉冲，通过计数装置来计算速度和位置。当编码器断电时，依靠计数装置的内部记忆来保存位置，因此断电后，编码器不能有任何转动。当再次通电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有脉冲干扰，否则，计数装置记忆的零点就会偏移，而且这种偏移量是不确定的，只有错误的生产结果出现后才能发现。解决这个问题的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，用参考标记修正计数装置的计数值。在经过参考点以前，是不能保证位置的准确性的。因此，在工业控制中有每次操作先找参考点的操作步骤。这样的操作对有些工控项目比较麻烦，甚至有些项目不允许开机寻找参考点，并且对位置、零位有严格要求，则这样的项目就应该选用绝对式编码器。

　　绝对式编码器输出代码具有位置唯一性(单圈或多圈)，经过后续控制系统进行运算后不仅可以测位置也可以测速。绝对式编码器光栅码盘上有许多条刻线，每条刻线依次以2线、4线、8线、16线……排列，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每条刻线的亮、暗，获得一组从20～2n-1的唯一的二进制编码(格雷码)，这就称为n位绝对式编码器。绝对式编码器输出角度信息由光栅码盘机械位置决定，因此每个位置具有唯一性，它无需记忆，无需找参考点，不受断电、干扰的影响。所以，光电编码器的抗干扰性、数据的可靠性大大提高。由于绝对式编码器在位置定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。

　　绝对式编码器又分为单圈绝对式编码器和多圈绝对式编码器。

　　当编码器主轴转动超过360°时，角度编码又回到原点，这样就不符合绝对编码的唯一原则，这样的编码器只能用于旋转范围在360°以内的测量，称为单圈绝对式编码器。