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編碼器專欄

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增量式編碼器工作原理是什么？

文章來源：上海開地電子有限公司發布時間：2025/09/29 點擊數：

增量式編碼器工作原理是什么？增量式編碼器是一種通過輸出脈沖信號來反映旋轉位置變化的傳感器，廣泛應用于鋼廠冶金、港口機械、電機測速、位置控制等領域。其工作原理可從機械結構、信號產生、信號處理三個層面展開，具體如下：

一、核心機械結構
增量式編碼器的核心是碼盤和檢測裝置：

1、碼盤：通常為圓形薄片（由玻璃或金屬制成），邊緣均勻分布著等間距的透光 / 反光狹縫（或導電 / 絕緣區域），相鄰狹縫的角度差稱為 “分辨率”（如每轉 1024 線，即分辨率為 1024 PPR）。

2、檢測裝置：由光源（如發光二極管 LED）和光電接收器（如光敏三極管）組成，碼盤夾在兩者之間。當碼盤旋轉時，狹縫會周期性遮擋光線，使接收器輸出脈沖信號。

二、信號產生原理
碼盤旋轉時，通過光電感應產生脈沖信號，具體過程如下：
1、基頻脈沖（A 相和 B 相）：碼盤上通常有兩組獨立的狹縫（A 相和 B 相），彼此錯開 1/4 周期（90° 電角度）。
當碼盤旋轉時，A 相和 B 相分別輸出相位差 90° 的方波脈沖（如 A 相超前 B 相 90° 時為正轉，B 相超前 A 相 90° 時為反轉）。
2、脈沖數量與旋轉角度成正比：角度 =（脈沖數 / 總刻線數）× 360°。
3、零位脈沖（Z 相）：碼盤上額外有一個獨立狹縫，每旋轉一圈輸出一個脈沖（Z 相），用于確定絕對零位（如電機回原點校準）。

三、信號處理與應用
1、方向判斷：通過 A 相和 B 相的相位關系（如 A 相上升沿時 B 相為高 / 低電平）區分正轉 / 反轉。
2、速度計算：單位時間內的脈沖數反映轉速：轉速 =（脈沖數 / 時間）×（60 / 總刻線數）（單位：r/min）。
3、細分技術：通過電路對脈沖進行細分（如 4 倍頻），提高分辨率（如 1024 線編碼器經 4 倍頻后等效 4096 線）。

總結：增量式編碼器通過旋轉時產生的脈沖信號（A、B、Z 相），實現對旋轉角度、方向和速度的檢測，具有結構簡單、成本低、響應快的特點，適用于數控機床、機器人、伺服電機，鋼廠冶金，港口機械等需要實時位置反饋的場景。但其缺點是斷電后無法保存位置信息，需配合零位脈沖校準。

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