角位移编码器测量角度

角位移编码器的分类与原理

按编码方式分类

核心测量原理

• 绝对式编码器：
  采用码盘分区设计，每个径向位置对应唯一的二进制或格雷码，12位绝对式编码器可将360°分为2^12=4096个区间，分辨率为360°/4096≈0.088°，码盘材质多为玻璃或金属，通过透光/遮光区域生成电信号。

  

• 增量式编码器：
  通过两个相位差90°的脉冲信号（A/B相）判断旋转方向，Z相脉冲用于零点校准，每转输出1000个脉冲时，分辨率为0.36°，通过四倍频技术可提升至0.09°。

角位移编码器的结构组成

1. 码盘（Disc）

   • 绝对式：刻有二进制或格雷码图案的透光/遮光盘。
   • 增量式：均匀分布的透光条纹（如1024线/圈）。
   • 材料：玻璃（精度高）、塑料（成本低）、金属（耐高温）。

2. 光电检测模块

   • 光源（LED）与光敏元件（光电二极管）对称布置，通过码盘遮挡关系生成信号。
   • 增量式编码器通常采用双通道（A/B相）提高抗干扰能力。

3. 信号处理电路

   

   • 绝对式：解码芯片将码盘信号转换为数字量（如RS-485、SSI协议）。
   • 增量式：差分放大器、判向电路、可编程计数器（如PLC或单片机）。

关键参数与性能指标

测量误差来源与补偿方法

1. 误差来源

   • 机械误差：码盘偏心、轴系间隙、安装倾斜。
   • 电气噪声：信号干扰导致脉冲丢失或误判。
   • 量化误差：绝对式编码器低位码的刻度不均匀性。

2. 补偿技术

   • 多圈绝对式编码器：通过齿轮组或磁性传感器记录圈数，解决单圈绝对式编码器的局限性。
   • 软件滤波：对增量式信号进行均值滤波或卡尔曼滤波，抑制高频噪声。
   • 校准标定：使用高精度基准仪（如激光干涉仪）定期校准零点。

典型应用场景

安装与调试注意事项

1. 机械对齐

   • 确保编码器轴与被测轴同心,偏差应小于0.1mm，否则会引入周期性误差。
   • 使用联轴器（如弹性套或刚性法兰）连接，避免刚性冲击。

2. 电气连接

   

   • 屏蔽电缆减少电磁干扰,信号线与电源线分开布线。
   • 增量式编码器需定义A/B相相位关系（如交换接线可反向计数）。

3. 初始化校准

   • 绝对式编码器需在上电后读取初始位置码。
   • 增量式编码器需手动对准机械零点并清零计数器。

FAQs

问题1：如何计算角位移编码器的分辨率？

解答：

• 绝对式编码器：分辨率 = 360° / 2^n（n为位数），14位编码器分辨率为360°/16384≈0.022°。
• 增量式编码器：分辨率 = 360° / 脉冲数，若每转1000脉冲且四倍频，则分辨率为360°/(1000×4)=0.09°。

问题2：绝对式与增量式编码器能否混合使用？

解答：
可以混合使用，但需注意：

• 绝对式提供开机初始位置,增量式用于动态跟踪变化。
• 系统需具备两种信号的同步处理能力（如PLC中的高速计数模块）。
• 增量式信号中断（如断电）会导致位置丢失，需结合