什么是旋转编码器？旋转编码器是一种用于通过感测位置变化向控制系统提供反馈的设备。旋转编码器与电动机一起工作，以感测与电动机轴相关的旋转运动。根据使用的旋转编码器类型，它们可以提供有关位置变化、绝对位置甚至轴速度的信息。
旋转编码器对于在 3D 打印机中以极高的精度和准确度运行的小型伺服电机来说是必不可少的。它们对于与起重机一起使用的大型电机来提升沉重、笨重的物体同样重要。事实上，几乎每个行业都可以找到编码器的身影，从石化到造纸和纸浆制造。
旋转编码器是如何工作的？
我们已经讨论过旋转编码器跟踪电机轴的位置和速度这一事实。根据该数据，它会生成一个闭环反馈信号。然后控制系统使用该信号来决定电机运行参数。
旋转编码器可以使用几种不同的技术来生成反馈信号。这些包括电阻、磁性、机械和光学。其中，光学是最容易理解的：编码器根据光的中断提供速度和位置反馈。
要了解编码器的工作原理，我们用光学编码器来举例。光学编码器系统由以下组件组成：
·码盘，有代表轴不同位置的图案
·光源，照亮码盘
·光电探测器组件，它根据从代码盘中检测到的模式生成信号
·电子板，用于解释光电探测器组件产生的信号并将其转发到运动控制系统。
·运动控制系统，根据从旋转编码器接收到的反馈调整电机参数
其他更高级的例子，比如磁性编码器。在永磁电机编码器中，此反馈信号可确保电机定子和转子位置与驱动器提供的电流同步。电流施加到绕组上，转子磁铁落在适当的位置范围内，从而使电机扭矩最大化。
旋转编码器安装选项
旋转编码器有三种基本安装选项：轮毂/空心轴、有轴和无轴承。空心轴编码器使用简单的弹簧系绳直接安装到轴上。安装比较方便，这其中的关键点是要确保编码器与电机本身保持电气隔离。
在带轴编码器安装座中，联轴器连接电机轴和编码器轴。这种方法的好处之一是它允许旋转编码器与电机进行电气和机械隔离。另一方面，联轴器和较长的轴会增加成本。
旋转编码器信号类型及其应用
电机旋转编码器可以产生两种类型的信号：增量信号和绝对信号。增量信号指示位置已更改，但不提供有关特定位置的任何信息。增量编码器通常用于带有交流感应电机的工业应用中。当预算限制使成本成为问题或仅需要相对位置信息时选择它们。
然而，绝对信号表明位置已经改变以及当前的绝对位置是什么。这是通过为每个位置生成不同的二进制输出来实现的。当需要高精度和精确度时使用绝对编码器，但它们不会像增量编码器那样坚固。此外，绝对值编码器经常出现在带有永磁无刷电机的伺服应用中，并且在保证精度和准确性至关重要的情况下使用。
旋转编码器使用结论
旋转编码器是电机的必备组件之一，它传感技术、绝对或相对位置以及安装选项方面有很多的选项，只有掌握了其中的知识原理，才能找到合适的旋转编码器。
延伸阅读：
编码器技术：三种类型及其优缺点
最著名的三种编码器方法分别采用光学、磁性和电容式技术。
光学设置采用带槽圆盘，一侧是 LED，另一侧是光电晶体管。圆盘会旋转并中断光路，因此产生的脉冲会指示轴的方向和旋转。尽管成本低廉，但光学编码器的可靠性会因污垢、灰尘和油污等污染物而降低，并且 LED 的使用寿命有限。
磁性编码器与光学编码器的结构非常相似，但前者使用的是磁场而不是光束。它使用磁性圆盘替代带槽光轮，磁性圆盘在磁阻传感器阵列上转动。磁轮转动会在这些传感器中产生响应，这些响应信号传递给信号调节前端电路，以确定轴的位置。虽然具有高耐用性，但磁性编码器的精度却不高，并且容易受到来自电机和驱动器的电磁干扰。
电容式编码器兼具光学和磁性编码器设计的所有优点，而且摈弃了它们的弱点。这种编码器更加稳健，并且对环境微粒和电磁干扰很不敏感。电容式编码器具有两种线状形式，一个设在固定元件上，另一个设在移动元件上。这些共同构成一个配置为收发器对的可变电容器。编码器旋转会触发集成的 ASIC，以对线路变化进行计数，并利用插值法跟踪轴的方向同时提供标准正交输出，连同其他编码器提供的换向输出来控制 BLDC 电机。
