概述

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。     

增量式编码器是把角位移转换成电信号的一种装置。按照读出方式，编码器可以分为接触式和非接触式两种：接触式采用电刷输出，电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”。

特点       

增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其旋转方向的判别和脉冲数量的增减借助后部的判向电路和计数器来实现。有以下特点：

1. 其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。

2. 还可以把每转发出一个脉冲的Z信号，作为参考机械零位。

3. 编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。

4. 需要提高分辨率时，可利用 90 度相位差的A、B两路信号对原脉冲数进行倍频，或者更换高分辨率编码器。

工作原理

在一个码盘的边缘上开有相等角度的缝隙（分为透明和不透明部分），在开缝码盘两边分别安装光源及光敏元件。当码盘随工作轴一起转动时，每转过一个缝隙就产生一次光线的明暗变化，再经整形放大，可以得到一定幅值和功率的电脉冲输出信号，脉冲数就等于转过的缝隙数。将该脉冲信号送到计数器中去进行计数，从测得的数码数就能知道码盘转过的角度。

这个码盘安装在旋转轴上，上面均匀地排列着透光和不透光的扇形区域。当码盘转动时，不透光的部分能够挡住光线，而透光区则允许光线透过，那么码盘背面的光传感器就会周期性地收到光信号，从而输出一列方波。

但是，还有一个问题。设想，如果编码器只输出一列方波（假设为A），我们该怎样判断码盘是正转还是反转？因为无论是正转还是反转，都会产生同样的方波。

接下来我们看一看这个问题该怎样解决：     

上面我们已经说过，码盘上均匀地刻着透光和不透光的扇形区域，我们在这一圈扇形区域内再均匀地刻上一圈透光和不透光的扇形区域，不同的是，外圈和内圈的区域是“交错”的。也就是说，当外圈处于不透光区域时，内圈对应的一半为透光区域，一半为不透光区域；当外圈处于透光区域时，内圈对应的一半为不透光区域，一半为透光区域。于是，当码盘转动时编码器会输出两列相位差为90°方波，波形如下：

下面左图为正转时的波形，右图为反转时的波形：

当码盘正转时，在方波A的上升沿，方波B恒为低电平；当码盘反转时，在方波A的上升沿，方波B恒为高电平。通过判断A处于上升沿时，B的电平状态就可以方便地知道码盘旋转的方向。

增量编码器的分辨率、倍频与细分技术

增量编码器码盘是由非常多光栅刻线组成的，有两个光眼读取A,B信号的，刻线的密度决定了这个增量型编码器的分辨率，也就是可以分辨读取的最小变化角度值。代表增量编码器的分辨率的参数是PPR, 也就是每转脉冲数。　　

　　增量编码器的A/B输出的波形一般有两种，一种是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信号，一种是缓慢上升与下降，波形类似正弦曲线的Sin/Cos曲线波形信号输出，A与B相差1/4T周期90度相位，如果A是类正弦Sin曲线，那B就是类余弦Cos曲线。对于方波信号，A,B两相相差90度相，这样，在0度相位角，90度，180度，270度相位角,这四个位置有上升沿和下降沿，这样,实际上在1/4T方波周期就可以有角度变化的判断，这样1/4的T周期就是最小测量步距，通过电路对于这些上升沿与下降沿的判断,可以4倍于PPR读取角度的变化,这就是方波的四倍频。这种判断，也可以用逻辑来做，0代表低，1代表高，A/B两相在一个周期内变化是00，01，11，10。这种判断不仅可以4倍频，还可以判断旋转方向。　　

　　严格地讲，方波最高只能做4倍频，虽然有人用时差法可以分的更细，但那基本不是增量编码器推荐(举荐)的，更高的分频要用增量脉冲信号是SIN/COS类正余弦的信号来做，后续电路可通过读取波形相位的变化，用模数转换电路来细分，5倍、10倍、20倍，甚至100倍以上，分好后再以方波波形输出。编码器安装安装于减速齿轮后，如卷扬钢丝绳卷筒的轴端或最后一节减速齿轮轴端，此方法已无齿轮来回程间隙，测量较直接，精度较高，此方法一般测量长距离定位，例如各种提升设备，送料小车定位等。　　

　　分频的倍数实际是有限制的，首先，模数转换有时间响应问题，模数转换的速度与分辨的精确（精准）度是一对矛盾，不可能无限细分，分的过细，响应与精准度就有问题；其次，原编码器的刻线精度（精确度），输出的类正余弦信号本身一致性、波形完美度是有限的，分的过细，只会把原来码盘的偏差暴露得更明显，而带来误差。细分做起来容易，但要做好却很难，其一方面取决于原始码盘的刻线精度与输出波形完美度，另一方面取决于细分电路的响应速度与分辨精准度。例如，德国的工业编码器，推荐的最佳细分是20倍，更高的细分是其推荐的精度更高的角度编码器，但旋转的速度是很低的。　　

一个增量编码器细分后输出A/B/Z方波的，还可以再次4倍频，但是请注意(attention)，细分对于编码器的旋转速度是有要求的，一般都较低。