旋转编码器是什么？它的工作原理是什么？

旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器。当旋转编码器轴带动光栅盘旋转时，经发光元件发出的光被光栅盘狭缝切割成断续光线，并被接收元件接收产生初始信号。该信号经后继电路处理后，输出脉冲或代码信号。其特点是体积小，重量轻，品种多，功能全，频响高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能稳定，可靠使用寿命长等特点。

旋转编码器的工作原理是：利用光电传感器或磁电传感器采集旋转盘的位移信息，并将其转化成数字信号输出。进一步根据信号的数量和类型，可以实现不同分辨率和不同输出形式的旋转编码器。其中，绝对式旋转编码器能够直接输出每个位置的绝对值，而增量式旋转编码器则只能输出相对位移和方向变化。

旋转编码器由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度)，将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。

增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;A、B两组脉冲相位差90º，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

光电编码器分类和选择光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移—数字变换的，从50年代开始应用于机床和计算仪器，因其结构简单、计量精度高、寿命长等优点，在国内外受到重视和推广。近年来更取得长足的发展，在精密定位、速度、长度、加速度、振动等方面得到广泛的应用。

光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器的工作原理如图所示，在圆盘上有规则地刻有透光和不透光的线条，在圆盘两侧，安放发光元件和光敏元件。当圆盘旋转时，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲，码盘上有之相标志，每转一圈输出一个脉冲。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。

旋转编码器是一种测量机械轴旋转的传感器。轴可位于电机上，旋转编码器就在这里读取角位置或转速。它们还可以读取仪器或设备前面板上的表盘、旋钮或其他电子控制装置的角位置，替代电位计和旋转开关。

让我们来看看家电上的定时器控制装置。在以前的模拟时代，可使用可变电阻器或电位计来感测该控制装置的位置。利用当今基于微处理器的设计，旋转编码器可生成更高效的数字输入。

编码器还可以用在控制系统中，为机械零件提供反馈，让它进行移动以正确响应控制命令。无论是汽车还是机器人设备中的控制系统，编码器都可以为控制微处理器提供必要的感测。像单匝电位计这样的旧式解决方案感测不到轴的完整旋转，但旋转编码器可感测完整旋转且无需停止。

旋转编码器将这些机械位移转换为可发送到处理器进行解析的电信号。根据编码器的电输出，可以推导出旋转方向、角位置和旋转速度。与电位计相比，旋转编码器的数字输出使得这个过程更简单。