编码器的种类

工业编码器
追求性能的工业编码器
工业编码器具有标准的外型尺寸并适应大多数应用场合，可在严酷的工业环境下提供精确的位置信号。

工业编码器是编码器的一种。

根据应用的场合和对精度的要求，我们一般将工业编码器分为四个等级。

由于工业编码器在寿命和性能上的优势，所以在大多数应用场合我们都会选择工业型编码器。

不同的负载级别对应不同的应用场合
根据不同的应用场合，从重载应用到轻载应用，我们把工业编码器分为四大类：重载应用，伺服电机，一般工业应用及轻载应用。

就像他们的名字，重载编码器可以承担大多数恶劣场合的应用。

他们在高温，潮湿，剧烈震动或肮脏的环境下具有优秀的寿命，特别适合于造纸，冶金，采矿等行业。

重载编码器的可靠性是通过牺牲成本和体积来实现的，所以说除非环境确实非常恶劣，一般情况下我们可能不会考虑重载型编码器。

对于大多数工厂应用场合，我们一般优先考虑工业应用级编码器。

他们可以提供出色的速度和定位性能，在各种场合都可以发挥作用。

与重载和工业级编码器不同的是，伺服电机用的编码器一般都安装在电机的罩壳内，所以一般不需要太高的防护等级，但是对于工作温度范围和震动冲击的抵抗有很高的要求。

除了这些，编码器的尺寸也是一个非常重要的考虑因素。

轻载编码器在我们生活中的各个领域有非常广泛的应用，例如：复印机，传真机或一些实验室设备。

由于这些环境非常舒适，所以轻载编码器在舒适的环境下可以提供更优秀的性能。

编码器细节
工业编码器的种类可以满足所有的需求：
•绝对式和增量式编码器
•光学或磁性传感器
•中空轴或者实心轴，包括非常多的尺寸
•分辨率最高可达10,000PPR
不仅如此，我们可以根据客户的特殊应用进行产品的定制,例如：
•无罩壳设计
•无轴承
•双列轴承设计
•更高的防护等级
•对于一些光电编码器可选择不易破碎的码盘
对于绝对值型编码器，我们还有更多的特点：
•多种不同的信号输出方式
•无电池的多圈编码器方案
防爆编码器
符合防爆标准的编码器要求非常严格。

很多生产场所都会产生某些可燃性物质。

煤矿井下约有三分之二的场所有存在爆炸性物质；石油化学工业中，约有 80% 以上的生产车间区域存在爆炸性物质：
（1）氧气 : 空气中的氧气是无处不在的。

（2）点燃源 : 在生产过程中大量使用电气仪表，各种磨擦的电火花 , 机械磨损火花、静电火花、高温等不可避免，尤其当仪表、电气发生故障时。

当爆炸性物质与氧气的混合浓度处于爆炸极限范围内时，若存在爆炸源，将会发生爆炸。

因此采取防爆就显得很必要了。

目前工业中，需要防爆编码器的行业有石油化工、冶金、煤炭矿业、造纸以及带有粉尘工厂的自动化物流系统等。

危险区域的等级分类危险场所区域的含义，是对该地区实际存在危险可能性的量度，由此规定其可适用的防爆型式。

1、国际电工委员会/欧洲电工委员会划分的危险区域的等级分类
0区（Zone 0）：易爆气体始终或长时间存在；连续地存在危险性大于1000小时/每年的区域；
1区（Zone 1）：易燃气体在仪表的正当工作过程中有可能发生或存在；断续地存在危险性10~1000小时/每年的区域；
2区（Zone 2）：一般情形下，不存在易燃气体且即使偶尔发生，基存在时间亦很短；事故状态下存在的危险性0.1~10小时/每年的区域；
中国划分的有效区域和以上相同。

2、易爆区域等级划分，国际标准与美国标准的对照比较
I.E.C. N.E.C.
气体 Zone 0 Class I, Division I
Zone 1 Class I, Division I
Zone 2 Class I, Division II
粉尘 Zone 10 Class II, Division I
Zone 11 Class II, Division II
I.E.C.：国际电工技术委员会（Internaional Electrotechnical Commission）
N.E.C.：美国电气规程（National Electrical Code, U.S.A.）
请点击查看，更多防爆编码器产品和石油天然气行业编码器。

为了适应更苛刻的工业环境，重载编码器专门被研发出来。

与传统的工业编码器相比，重载编码器具有更强的抗冲击和震动的能力，他们的外壳也可以适应各
种恶劣的环境。

重载编码器一般采用磁阻技术以实现更高的稳定性，如果是采用光学原理，那么码盘也一定采用的时候不会破碎的材料来制成，一般为金属或者聚酯薄膜材料。

在结构上为了配合大功率电机的应用，重载编码器一般都采用超大孔径设计，而且可以直接安装在各类电机的端面上。

在轴的保护上一般都具有热隔离和电气
隔离。

重载编码器特别适合冶金，造纸，木工机械，重型机械等行业的应用。

绝对值编码器
灵活使用的绝对值编码器
绝对值编码器应用于对速度和位置精度要求都非常高的场合。

磁性绝对式编码器和光学绝对式编码器的原理有些小小的不同，但总的来说是相同的。

绝对式编码器包含两个码盘，其中一个码盘与中心的轴固定，而另一个可以随意旋转。

当码盘旋转起来的时候，一圈圈码道上的标记就可以将当前的位置转换为特殊的编码输出（一般为二进制码）。

对于光学绝对值编码器，“标记”就是让光通过的位置，对于磁性绝对值编码器，“标记”就是传感器阵列感应到的磁极信号位置。

绝对值编码器的原理及结构使得他可以提供更高质量的反馈信号：
•更高的分辨率
•由于不需要找原点，所以可以提供更快速的系统启动速度
•多轴的精确运动控制
•多种通信协议
•系统掉电后可以快速恢复运行
绝对值编码器的另一个特点是多种输出信号类型选择。

编码器不仅要采集反馈信号，还必须以某种通信协议传递给上位系统。

绝对值编码器通常采用二进制编码，但是可以被转换为多种通信协议。

这也就使得绝对值编码器可以适应很多种通信系统。

我们何时需要绝对值编码器
由于绝对值编码器不需要外部传感器就可以确认当前的实际位置，所以在很多领域都有广泛的应用
•零件加工中使用的多轴CNC系统
•需要精确位置检测的起重机，天车
•没有限位开关的自动门
•连续运动的机械手，断电后无须回零也可正常运行
增量型编码器
增量型编码器简介
增量型编码器又称增量编码器，增量式编码器，主要用于位置控制和电机的速度反馈，包括伺服，工业应用或重载应用。

他可以提供出色的速度和位置反馈，系统架构简单成本低。

增量型编码器只能提供位置变化的信号，所以在实际应用中一般需要一个参考点来建立当前系统的零位。

增量型编码器是如何工作的
增量型编码器一圈可以输出特定数量的脉冲。

输出信号可以是单路A信号，也可以是双路AB信号，通过相位差来检测旋转的方向。

这种AB信号我们称为正交信号。

增量型编码器主要由轴，PCB和外壳构成的。

PCB上包含了传感器和信号处理电路用于产生两路主要AB信号。

除此之外，还可以提供一圈产生一次的Z信号用于原点的检测或者AB信号的修正。

增量型编码器的替代产品
•旋转变压器
旋转变压器起源于第二次世界大战。

电流从线圈流过会产生磁场。

旋转变压器由两组互相垂直的线圈构成。

一组线圈固定，另一组线圈跟着轴旋转。

检测两组互感磁场强度和相位就可以检测出物体的运动。

旋转变压器简单的设计使得他适应非常极端的环境，例如高温，低温，辐射环境甚至是机械的剧烈震动。

但是旋转变压器的缺点是他不能够提供非常精确的信号，其输出信号为模拟量信号，必须采用额外的AD芯片才可以处理。

•绝对值型编码器
绝对值型编码器用于位置和速度都要求非常精确的场合。

不需要依靠外部的传感器我们就可以知道当前轴的实际位置。

绝对值型编码器超高的精度有利于提升系统的整体性能，广泛应用于CNC，医疗及机器人行业。

增量型编码器的应用
增量型编码器的设计考虑了非常广泛的应用场合，主要用于三大行业：
重载行业：极端恶劣的环境下可以抵御湿气，高温，震动及冲击，例如造纸，冶金和木工机械
一般工业：一般工业环境，符合标准的IP等级
轻载/伺服：高精度的机器人控制，电子半导体行业。

磁性编码器
编码器的核心技术就是其提供位置信息的方式。

我们提供两种位置信号检测技术：
•光学原理，采用掩码及相位阵技术
•磁性原理
这两种编码器的主要区别在于位置信号的采集方式。

了解两种编码器工作的原理有利于我们决定究竟该使用何种类型的编码器。

磁性编码器技术
光电编码器采用光线来识别当前的位置。

磁性编码器的原理也类似，只不过采用磁场信号。

在磁性编码器内部采用一个磁性转盘和磁阻传感器。

磁性转盘的旋转会引起内部磁场强度的变化，磁阻传感器检测到磁场强度的变化后再经过电路的信号处理即可输出信号。

磁性转盘的磁极数，磁阻传感器的数量及信号处理的方式决定了磁性编码器的分辨率。

采用磁场原理产生信号的优势是磁场信号不会受到灰尘，湿气，高温及振动的影响。

磁性编码器的应用
磁性编码器是专门为极端恶劣环境设计的编码器，这些场合一般要求宽的温度特性，能够抵御强烈的振动和冲击，很高的防护等级。

除此之外，我们还拥有可靠的信号输出电路，简单的安装方式，可以大大减小停工周期的损失。

通常情况下用于冶金，造纸和木工机械。

光电编码器
光电编码器技术
从名字我们能知道，光电编码器是通过光线来检测位置信号的。

一个光电编码器主要包含四种原件：
•光源（通常为LED）
•传感器
•可旋转的码盘
•遮光掩码盘
在与被测轴同心的码盘上刻制了按一定编码规则形成的遮光和透光的轨道。

码盘的一边是发光LED，另一边则是接收光线的传感器。

码盘随着被测轴的转动使得透过码盘的光束产生间断，通过光电器件的接收和电路的处理，产生特定电信号的输出，再经过数字处理可计算出位置和速度信息。

在光电编码器中每个传感器用于一路信号的检测。

一条码道可以配合两个传感器进行检测，这两个传感器检测出来的信号会有一定的相位偏差。

从这组带相位差的信号我们可以得到更多的信息比如旋转方向。

如果我们需要零位信号用于脉冲计数的校正，通常码盘上还会有另一条轨道用于产生零位信号。

采用光学相位阵技术的光电编码器比传统的设计更加可靠。

光学相位阵技术的原理是采集多路信号的平均值作为一路信号，所以带来的好处是采集到是信号更加稳定可靠，适合应用在一些更复杂的环境当中例如采矿，重型机械等。

因为在这些环境中振动和冲击会影响传统编码器的信号采集。

另外采用光学相位阵技术的编码器在安装精度上的要求也比传统光学编码器要低。

光学编码器的应用
光学编码器通过特殊的设计可以达到非常高的精度，单圈分辨率也可以超过4百万个脉冲。

这些优势使得光学编码器在很多对分辨率要求很高的场合占有一席之地，例如：电脑的鼠标，复印机或是医疗机械。

通过光学相位阵技术的应用，光电编码器也可以在更恶劣的环境中使用，例如塔基。

尽管在一些极端恶劣的环境下我们可能会考虑磁性编码器，但我们需要考虑一个问题：究竟是光电编码器的精度和分辨率对我们的系统更重要，还是磁性编码器的可靠性更重要。