編碼器選擇需根據分辨率、精度、應用場景等核心參數匹配步進電機與智能系統的需求。以下是關鍵考量因素及建議：

　　分辨率與精度

　　分辨率指編碼器每轉輸出的脈沖數，直接影響位置測量的精細度。例如，天文觀測需26位分辨率(即每轉產生約46億脈沖)以追蹤恒星微小移動，而工業(yè)自動化中常用增量式編碼器通常提供32-10000 CPR(每轉周期)的分辨率范圍。選擇時需確保分辨率滿足系統對定位精度的需求，例如機床需高精度編碼器實現微米級定位。 ?

　　增量式與絕對式的選擇

　　?增量式?：通過累計脈沖數確定位置，適合中低精度場景，成本較低，但斷電后需重新校準。

　　?絕對式?：直接輸出當前絕對位置，斷電后仍可準確復位，適合高精度、高可靠性場景(如伺服系統)。 ?

　　安裝與維護

　　步進電機通常需通過聯軸器連接編碼器，安裝時需注意軸向和徑向偏差對精度的影響。光學編碼器需避免污染物干擾，電磁編碼器更耐環(huán)境干擾但精度稍低。 ?

　　成本與可靠性

　　電磁編碼器成本低且抗干擾性強，適合惡劣工業(yè)環(huán)境;光學編碼器精度高但維護成本較高。選擇時需平衡預算與系統長期穩(wěn)定性需求，例如智能車比賽中常用低成本增量式編碼器實現基礎速度監(jiān)測。

　　編碼器作為一種轉換信號的器件，廣泛應用于我們生活的四周。

　　在智能車比賽中，需要利用編碼器檢測車模的瞬時速度，實現對車模速度的閉環(huán)反饋控制，從而使得小車的控制板能夠根據賽道路況的變化而執(zhí)行軟件給定的指令，如加速、減速、轉彎等。

　　在天體探索中，科學家使用大型天文望遠鏡對恒星進行追蹤時，天文望遠鏡要達到一定的速度控制精度，就需要選取合適的編碼器。不過此時對編碼器的要求非常高，比如當恒星速度為0.004%，需要分辨率為26位的編碼器才能符合測速要求。

　　此外，還有電梯專用型編碼器、機床專用編碼器、伺服電機專用型編碼器等等，可以說編碼器無處不在。

　　從步進電機到智能系統，編碼器究竟如何選擇?

　　那到底什么是編碼器呢?

　　按照定義來看，編碼器是將信號(如比特流)或數據進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。

　　簡單理解就是，將人類不能直接理解的信號轉換成我們人類能夠直接理解的信號，以便于我們對設備或器件進行支配。

　　編碼器根據刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對值、混合式。

　　增量式和絕對式較為常見，但區(qū)別二者成為了困擾廣大用戶的難題。

　　因此，在這里只將增量式和絕對式做一個對比，讓用戶在將來選擇時，能做出一個更好的選擇。

　　首先，兩者的工作原理各不相同：

　　1、增量式編碼器的工作原理：

　　增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。

　　拿倒水來形容，增量式編碼器好比，找一個不知道大小的杯子然后往里面倒水，當倒?jié)M一次，就把杯子清空一次，然后再倒水，最后根據倒?jié)M杯子的次數來計算距離。

　　從構造上來看，增量式編碼器由連接軸、碼盤、光源和輸出電路等構成。其實，編碼器基本上都是這個構成，下面就不再重復了。

　　增量式編碼器由光電發(fā)射器件和接收器件獲得四組正弦波信號，分別組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差，四組相差360度(即一個周波)。將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，從而起到增強穩(wěn)定信號的作用;另外，每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。

　　由于A、B兩相前后相差90度，故可通過比較A、B兩相哪個在前來判別編碼器的正轉與反轉。

　　通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。通過零位參考位和脈沖數量來計算距離和角度等參量。

　　2、絕對式編碼器的工作原理

　　絕對式編碼器的碼盤上有許多道刻線，用以編排編碼器上的每一個位置。由于每一個位置都不一樣，所以想知道位移大小，只要知道起始位置和終止位置就可以了，不用像增量式編碼器一樣需要一直計數。

　　還是拿倒水來舉例，絕對式編碼器好比，找一個有刻度的、更高的杯子，往里面倒水，最后根據起始和終止的刻度來計算距離。

　　從結構上來看，絕對式編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排，這樣，在編碼器的任意一個位置，都可以通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的二進制編碼(格雷碼)，這也就是n位絕對編碼器。

　　這樣的編碼器是由光電碼盤的機械位置(起、止位置)決定的，因而不會受到停電、外界干擾的影響，這也是絕對式編碼器的優(yōu)良特性之一。

　　由于這一特性，絕對式編碼器無需記憶，無需找零參考點，而且還不用一直計數，因此，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。

　　基于絕對式編碼器的構造，它一定會面臨著一個問題：計數計到最大值。

　　為了解決這個問題，從而出現了多圈絕對式編碼器。

　　針對多圈絕對式編碼器，常見的有以下三種設計方案：

　　第一種，在編碼器內部，用機械齒輪耦合多個軸，用來計算總的圈數。

　　拿倒水舉例子，也就是之前提到的那個有刻度的杯子，當這個杯子倒?jié)M了時，再找一個有刻度的、更大的杯子，把小杯子里的水倒進大杯子里，最后大小杯子相加計算距離。

　　第二種，就是用電子計數器和電容器，來計算總共轉過的圈數。

　　從步進電機到智能系統，編碼器究竟如何選擇?

　　還是拿倒水舉例子，這一次當有刻度的杯子倒?jié)M了時，把水倒出來，同時使用計數器來計量倒?jié)M的次數，最后通過計數器和杯子相加來計算距離。

　　第三種，在一些磁編碼器中，采用韋根金線，并利用韋根效應來計數。

　　以上的三種方法都需要付出一定的代價，比如說第一種，因為用到了機械齒輪，所以會給編碼器帶來磨損，使得精度降低。

　　至于構成多圈絕對值編碼器的方案，在這里不多過描述，感興趣的朋友可以去查閱相關資料。

　　兩者因為工作原理和機械構成不同，產生了兩個非常大的區(qū)別：

　　1、通斷電記憶不同

　　增量式編碼器沒有記憶，斷電重啟必須回到參考零位，才能找到需要的位置，每次通斷電都要重新開始。

　　最常見的增量式編碼器就是打印機掃描儀的定位，每次打印機開機時，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，其實這是打印機在尋找參考零點，在這之后才能工作。

　　而絕對式編碼器有記憶，斷電重啟不用回到零位，即可知道目標所在的位置。這使得絕對式編碼器不會在過程中受到干擾，其抗干擾特性、數據的可靠性大大提高。

　　2、碼盤不同

　　由于兩者的計數方式不相同，因此兩者的碼盤也相差極大。

　　碼盤的不同，是絕對式編碼器和增量式編碼器的最大區(qū)別之一。

　　除以上區(qū)別外，絕對式編碼器和增量式編碼器還有很多細小的區(qū)別：

　　3、輸出信號不同

　　增量式編碼器輸出的是脈沖信號，而絕對式編碼器輸出的是一組二進制的數值。

　　4、計數量受限不同

　　增量式編碼器的轉數不受限制，而絕對式編碼器不能超過轉數的量程。

　　5、應用領域不完全相同

　　有無斷點記憶使得增量式編碼器和絕對式編碼器在應用領域上有很大的不同，增量式編碼器更適合用于確定速度，距離或運動方向，而絕對式編碼器由于其特性在工控定位領域應用越來越廣泛。

　　6、價格不一樣

　　由于絕對式編碼器的優(yōu)良特質，在價格上比增量式編碼器要高出一些。

　　有了二者的區(qū)別，我們再來看看要選擇編碼器的時候，需要注意哪些要素：

　　是否需要斷電保持

　　如果是需要持續(xù)性檢查的場合就必須使用絕對式編碼器。

　　需要的測量精度

　　相對而言，絕對式編碼器的精度比增量式編碼器的精度會更高一些。

　　分辨率

　　編碼器的分辨率，即電機轉子軸旋轉一圈時編碼器輸出的脈沖個數。分辨率的高低是影響測速效果最為關鍵的因素之一。

　　需要的最大速度

　　編碼器的測速方法分為三類：T法、N法和M/T法。

　　一般來講，T法在低速區(qū)測速效果最好，M法在高速區(qū)優(yōu)于T法。M/T法雖然實現的方法比M和T法都要高很多，但在大多數情況下，其測速精度也有優(yōu)于另外兩種。

　　需要的碼盤材質

　　編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料。

　　從步進電機到智能系統，編碼器究竟如何選擇?

　　玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高。

　　金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度可能會受到影響，其熱穩(wěn)定性也要比玻璃的差很多。

　　塑料碼盤是經濟型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。

　　? 應用場合與需求

　　首要之務是明確編碼器的具體應用場合及需求。由于不同應用領域對編碼器的要求各有差異，因此明確這些需求至關重要。例如，在步進電機的操控中，編碼器可能被用于提供精準的位置反饋，從而確保精確操控的實現。而在智能系統中，編碼器則可能被用于測量并記錄設備的運動狀態(tài)，旨在優(yōu)化系統的整體性能。

　　02編碼器類型編碼器，這一用于測量和記錄設備運動狀態(tài)的精密儀器，根據其刻度方法和信號輸出方式，可分為增量式、絕對值和混合式三種類型。增量式編碼器通過將位移轉化為周期性電信號，再進一步轉換為計數脈沖，以脈沖數量來反映位移大小，非常適合于測量相對位移和速度控制等應用。而絕對值編碼器則通過讀取刻線的明暗變化，生成一組獨一無二的二進制編碼，從而精準確定位置，常用于需要精確定位的場合�；旌鲜骄幋a器則巧妙結合了增量式和絕對值的優(yōu)點，既適用于測量相對位移，又具備精確定位的能力。在選擇編碼器時，務必根據實際需求來挑選合適的類型。

　　? 精度與分辨率

　　編碼器的精度和分辨率是其性能的關鍵衡量標準。精度，常以分辨率來體現，分辨率越高，意味著編碼器能更細微地識別位移變化。在選擇過程中，需依據具體的工藝需求來定奪分辨率。例如，在那些對精度要求極高的測量場景中，可能就需要選用分辨率精細至微米級的編碼器。

　　03工作環(huán)境影響編碼器的工作環(huán)境對其性能和使用壽命具有顯著影響。不同的工業(yè)環(huán)境中可能存在溫度、濕度、振動、灰塵等多種潛在風險因素。因此，在選擇編碼器時，必須綜合考慮這些環(huán)境因素對其性能可能產生的影響。例如，在高溫或潮濕的工作環(huán)境中，應優(yōu)先選擇具備相應防護等級的編碼器;而在存在顯著振動的場所，則應挑選那些耐振動性能更強的編碼器，以確保其能夠穩(wěn)定、可靠地工作。

　　? 輸出信號類型

　　編碼器的輸出信號類型多種多樣，如脈沖信號、模擬信號及數字信號等，每一種都各有適用范圍。在挑選編碼器時，務必關注其輸出信號是否與您的控制系統相契合。有些控制系統可能僅能兼容某種特定信號，因此，確保編碼器的輸出信號能與控制系統順暢連接至關重要。

　　? 安裝方式與空間考量

　　編碼器的安裝方式對其性能產生顯著影響。常見的安裝方式包括軸聯接和法蘭連接等。在挑選過程中，需依據設備的實際結構及可用空間來做出明智的選擇。此外，編碼器的尺寸和重量也是不可忽視的因素，它們將直接影響編碼器的安裝和維護的便捷性。

　　04知名品牌與供應商市場上編碼器品牌眾多，但品質與技術支持卻大相徑庭。挑選知名品牌，往往能確保產品的高品質與周到的售后保障。優(yōu)質的供應商更能提供迅速的技術支持和維修服務，從而保障編碼器的持續(xù)穩(wěn)定運行。

　　? 權衡性價比

　　在確保編碼器具備優(yōu)良質量和性能的前提下，我們還需要綜合考慮其性價比。由于市場上不同品牌和型號的編碼器在價格上可能存在顯著差異，因此，在做出選擇時，必須全面衡量價格、性能以及售后服務等多個方面，以便選出最符合自身需求的編碼器產品。

　　在自動化控制系統中，步進電機和編碼器是不可或缺的組件。步進電機能夠實現精確的角度轉動，而編碼器則用于反饋位置信息。那么，如何合理地選取步進電機和編碼器呢?

　　一、編碼器類型選擇：增量式與絕對式的權衡

　　步進電機搭配編碼器時，首先需明確編碼器類型。增量式編碼器(如1000線/轉)成本較低，適合短距離重復定位場景，但斷電后需重新校準;絕對式編碼器(如17位單圈分辨率)可直接讀取位置信息，適用于高精度或安全關鍵型應用(如醫(yī)療設備)，但價格較高。根據行業(yè)數據(來源：IEEE《電機控制技術手冊》)，工業(yè)自動化領域80%的中低精度場景選擇增量式編碼器，而半導體設備等高端應用則傾向絕對式。

　　二、關鍵參數匹配：分辨率與電機步距角

　　編碼器分辨率需與步進電機步距角協同設計。例如：

　　- 1.8°步距角電機(200步/轉)：建議搭配1000-5000 PPR(脈沖每轉)的編碼器，可實現±0.036°的理論精度(計算公式：步距角÷編碼器細分倍數)。

　　- 0.9°步距角電機(400步/轉)：需選擇2000-10000 PPR編碼器以發(fā)揮高細分優(yōu)勢。

　　若分辨率不足(如僅500 PPR)，會導致微步控制效果差;過高則可能超出控制器處理能力。

　　三、安裝與接口的工程適配

　　1. 機械兼容性：

　　- 軸套式編碼器適合空間受限場景(如機器人關節(jié))，但需確保軸徑匹配(常見6mm/8mm)。

　　- 法蘭式編碼器安裝更穩(wěn)固，適用于振動環(huán)境(如CNC機床)。

　　2. 信號輸出協議：

　　- TTL/HTL差分信號抗干擾強，適合工業(yè)現場(傳輸距離≤20米)。

　　- SSI或BiSS-C串行協議適合高速閉環(huán)系統(波特率可達10MHz)。

　　四、環(huán)境適應性附加考量

　　- 溫度范圍：標準編碼器工作溫度為-10℃~70℃，工業(yè)級可達-40℃~85℃(參考IEC 60068-2標準)。

　　- 防護等級：IP54適用于普通車間，IP67以上可用于粉塵/噴水環(huán)境(如食品加工設備)。