旋转编码器是怎么“编码”的?（图）

2017/1/18 8:49:19

“编码” 是一种数学模式，是指信息传递中将信息编排送出（Encode），接收端收取编码、解码后获取信息（Decode）。

现代编码的数学模式是 0 和 1（有和无、通和断、长音和短音，高电平和低电平，等等）。例如：航海中的两船相遇的旗语、灯语，无线电发报的摩尔斯编码（长短音）；再例如：音频编码器的 CD 唱片与唱机，视频编码器的 DVD、蓝光与高清电视...等等。

而旋转编码器就是要把当前的角度信息或旋转的角度变化信息“编码”送出。

相对型

相对型旋转“编码”，是指需要两次以上的编码信息与输出，通过两次以上的编码信息的比较，获得相对变化的角度值，也叫增量编码器。

其中，光电型增量编码器就是通过码盘刻线的光的通过与遮挡，来表达 1 和 0 的间隔变化，这样的一通一断的间隔性变化代表了角度的变化量，像人的脉搏，也称为脉冲输出。

这种编码角度信息必须有转动才会有信息变化与累加，就好比 CD 唱片必须有转动才会有声音。当前的角度值是要经过前面历史信息的比较与累加、记忆才能获得。

相对型旋转编码码盘

绝对型

绝对型旋转编码是指不需要读两次以上的变化信息，无需比较与累加，绝对值是与历史信息无关的，可以直接一次性读取到当前的角度位置值。

单圈绝对值编码器的位数是以 0 和 1 的编码方式的 2 的 N 次方位数来表示其分辨位置编码，8 位就有 256 个编码位置，10 位是 1024，12 位 4096，13 位 8192，14 位 16384，16 位 65536 ... 等等，目前工业市场最高位数的是德国海德汉的 25 位单圈绝对值编码器。

⚠️ 相对型的编码是“变化的角度量”，包括内部和外部的计数器计数累计与记忆，与历史计数有关系；绝对值的编码是“直接的当前角度值”，与历史计数无关。

相对型增量式编码器的编码方式是什么？

增量编码器通过输出每圈的脉冲数（PPR）对一个 360° 圆周分割，也称为分辨率。每个脉冲周期的变化代表了一定角度变化，这样预先分割角度到每个周期并读取计数周期变化的方式为“增量编码”，增量编码器输出一般是 A、B、Z 三相信号，A 和 B 的输出相差 1/4 个周期，正转是 1/4 相差，而反转是 3/4 相差，以此可以判断编码器的正反转；Z 相是每圈仅提供一个位置脉冲，以此可以设定零位值。

什么是增量编码的正逻辑与负逻辑？

增量脉冲信号的方波，在高电平的时候逻辑为1，低电平的时候逻辑为 0，这称为编码的正逻辑，反之为负逻辑。

一般 NPN 集电极开路输出形式的编码是负逻辑的。

什么是 CW 编码或者 CCW 编码?

面向编码器的轴端看，编码器转轴“顺时针”旋转，而编码数据增加的，称为 CW。面向编码器轴端，编码器转轴“逆时针”旋转，而数据增加的，称为 CCW。

什么是增量信号的正交 A、B 相？

增量编码器输出 A 相脉冲和 B 相脉冲，A 相和 B 相脉冲相差 90° 的相位差（一个周期的 1/4T），这称为“正交的 A、B 相”。正交的相位差可以提供接收设备判断编码器轴的旋转方向，正方向的旋转是 1/4T，反方向的旋转就是 3/4T，这样后续接收信号的设备可以很容易判断增量脉冲信号是“增”还是“减”累计脉冲数。

什么是增量正交 A、B 信号的四倍频？

正交的 A、B 信号相位差 90°，在一个脉冲周期内，可以通过 A 和 B 脉冲信号的上升沿和下降沿的变化，判断出 4 次变化，或者通过A信号编码逻辑的 1 和 0 和 B 信号 1 和 0 的组合解码，A 和 B 构成 2 位编码在一个脉冲周期内可以有四个分割区间，将这 4 次变化或 4 个区间解读出来，称为增量正交 A B 信号的四倍频。