【Nidec】什麼是編碼器？各式編碼器的原理
COPAL日電產科寶-編碼器 ENCODERS
★什麼是編碼器 (encoder)？
編碼器是測量速度、位置、角度等物理量，把機械位移量轉變成電信號的傳感器。
編碼器的名稱來源於「encode＝字符編碼」，是指對角度或位移進行編碼，即輸出為脈衝或代碼信號。編碼器有檢測旋轉角度或方向的旋轉編碼器，以及檢測直線機械位移量的線性編碼器。另外，旋轉編碼器有增量型和絕對型，增量型產生脈衝信號，利用脈衝數可測量速度、長度或位置。對於絕對性編碼器，每一個位置對應於一個位移的數量數值。
★旋轉編碼器原理
旋轉編碼器包括光學式和磁性式。光學式編碼器的軸帶動光柵盤旋轉時，經由發光元件發出的光被光柵盤狹縫切割成斷續光線，並被接收元件接收而產生初始信號。該信號經後繼電路處理後，輸出脈衝或代碼信號。此外，光學旋轉編碼器有透射型和反射型兩種。
一、光學旋轉編碼器 :
Ⅰ. 透射型旋轉編碼器 :
在透射型旋轉編碼器中，來自發光元件的光束通過光接收元件(傳感器)穿過光柵盤的狹縫，與光柵盤分辨率相匹配的狹縫數量呈放射狀刻空。
Ⅱ. 反射型旋轉編碼器 :
反射型將來自光發射元件(光源)的光束，反射到由柱面透鏡和棱鏡組成的轉盤上，並將其作為受光元件進行檢測，從而易於實現產品的小型化。這些光學公式的特點是精度高、分辨率高，不易受磁場影響。此外，還有反射型演變而成的組合式編碼器。是使用由非球面透鏡和棱鏡組成的透明樹脂模製部件（屋脊棱鏡）。發光元件和受光元件安裝在同一基板上，屋脊棱鏡固定在旋轉狹縫的相反側。屋脊棱鏡由發光元件照射的狹縫的圖像形成在光接收元件側。
如下圖像與旋轉狹縫在同一平面上成像，並且工作方式類似於普通編碼器中的固定狹縫。此外，隨著旋轉狹縫的旋轉，圖像沿相反的方向旋轉。當旋轉狹縫與形成的狹縫的圖像重疊時，光接收元件檢測到光信號。如上所述，由於圖像是反方向旋轉的。如果在旋轉的狹縫中形成500個狹縫，可以獲得雙倍1000P/R信號，可以實現小尺寸和高分辨率。並且，由於不需要固定狹縫，所以就不需要調整旋轉狹縫與固定狹縫之間的間隙，因此可以獲得更可靠的編碼信號。
二、磁性式編碼器
磁性編碼器通過磁阻元件(MR元件)檢測，在外圓周上交替排列的磁化N極和S極的旋轉圓盤的磁極變化，將其轉換為電信號，並以方波形式輸出。其特點是體積小，重量輕，而且由於沒有發光元件，因此功耗比光學式低。
★增量式
增量式旋轉編碼器具有 A 相、B 相和 Z 相輸出。 A相輸出表示軸運轉前後的旋轉角度。 B相是相對於A相具有一定相位差的信號，用於檢測軸的旋轉方向。 (具體是，通過B相脈衝邊沿的A相信號水平，檢測旋轉方向的。)
Z相是軸每轉一圈只輸出一個脈衝信號，用作復位信號和啟動信號。我們的旋轉編碼器，當軸順時針旋轉時, Z相為 “1(High)” 時，B相僅上升1次。因此，理想的參考點輸出為，通過CW旋轉期間，對Z相和B相上升的 "AND"來獲得。 (當反時針旋轉時，通過Z相和B相的下降)
★★★Nidec Copal的編碼器
日電產科寶電子專注於增量型小型旋轉編碼器。設定用旋轉編碼器有光學式和磁性式、開關功能的有無、點擊功能的有無、面板防水型等種類。伺服用旋轉編碼器為光學式，尺寸為φ12mm～φ30mm，具小型、輕量等特點。
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資料來源：Nidec Copal官網
