编码器是一种机电装备， 可以用来测量机械运动或者目标位置。 大多数编码器都使用光学传感器来提供脉冲序列形式的电信号， 这些信号可以依次转换成运动、方向或位置信息。 编码器依运动方式可分为旋转编码器或是线性编码器；按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。旋转编码器可以将旋转位置或旋转量转换成模拟（如模拟正交信号）或是数字（如USB、32位并行信号或是数字正交信号等）的电子信号， 一般会装在旋转对象上，如马达轴。 旋转编码器是将轴或轴的角位置或运动转换为模拟或数字代码的装置。旋转编码器有两种类型： 增量编码器：增量式旋转编码器仅在电机旋转时输出脉冲。 要使用增量编码器确定轴位置，您必须知道起始位置并使用外部电路来计算输出脉冲数。 绝对编码器：绝对旋转编码器输出对应于旋转角度的数字代码。无需计算脉冲来了解电机轴的位置。您只需要读取编码器的数字输出。 线性编码器是与编码位置的刻度相关联的传感器，传感器或读头。传感器读取刻度并将位置转换为模拟或数字信号，并转换为数字读数。运动取决于位置随时间的变化。 旋转编码器可以用来测量轴的旋转运动。下图1显示了旋转编码器的基本组成部分， 包括一个发光二极管(LED)、一个码盘以及码盘背面的一个光传感器。这个码盘安置在旋转轴上，上面按一定编码形式排列着不透光和透光的扇形区域。当码盘转动时，不透光扇区能够挡光线， 而透光扇区则允许光线透过。 这样就产生了方波脉冲， 可以编译成相应的位置或运动信息。 编码器每转通常分为100到6000个扇区。这就表明，100个扇区的编码器可以提供3.6度的精度，而6000个扇区的编码器则可以提供0.06度的精度。 图1 光电编码器的基本组成 以上是编码器的基本知识。接下来讲一下和正交编码有关的一些知识。话不多说，先上图。增量编码器的正交输出如图2所示。 图2 增量编码器的正交输出 正交编码是一种增量信号（增量信号如下所述）。增量编码器转动后即可产生两种方波输出A和B；这些信号共同构成了增量编码器的正交输出。对于多数编码器而言，这些方波A和B均失相90度。通过观察A和B输出不断变化的状态，编码器的方向得以确定。有两个通道：通道A和通道B。 当通道A的阅读器经过编码器盘上的亮区时，它会在通道A上生成方波脉冲。编码器轮或阅读器上的区域稍微偏移，因此通道B的阅读器将检测90°的图案，通过读取脉冲数和哪个通道在另一个之前（称为“前导”），编码器接口可以判断编码器旋转了多远，以及在哪个方向上。某些编码器还有第三个通道称为索引通道，每完成一次旋转就发送一次脉冲。这允许编码器知道其实际位置而不是其相对位置，如绝对编码器，而不会产生太多的额外成本。您可以检查编码器的数据表，看它是否有索引通道。如图3所示，为典型编码器方波输出。图中，A前导于B为顺时针旋转，B前导于A为顺时针旋转。 图3 典型编码器方波输出 然而，要确定编码器的行程距离或其旋转速度，则需要提供更多信息。要计算这些信息，就务必要了解编码器的分辨率。可以将分辨率想象成编码器的粒度，或者简单点说，就是每转可将编码器这个大饼分成多少块。 每转脉冲数(PPR) PPR（或每转脉冲数）这一术语表示编码器的分辨率。PPR描述了编码器每转的方波输出A或B上出现的高脉冲数。一旦获知分辨率，就能将其用于计算各脉冲和周期相当于多少几何角度。如图4所示。 图4 编码器的分辨率 编码类型 编码器总共有三种基本的编码类型：X1、 X2 和 X4。 X1 编码 如图5，显示了一个正交周期及其相应的X1编码类型下的计数值的加减数目。当通道A引导通道B时，增量发生在通道A的上升沿。当通道B引导通道A时，减量发生在通道A的下降沿。 图5 X1编码 X2编码 X2编码与上述过程类似，只是计数器在A通道的每个边沿计数是增加还是减少，取决于由哪个通道引导哪个通道。计数器的数值每个周期都会增加2个或减少2个，如图6所示。 图6 X2编码 X4编码 X4编码模式下，计数器同样也在通道A和B的每个沿上发生增加或者减少。 计数器的数目是增加还是减少，取决于哪个通道引导哪个通道。计数器的数目在每个周期都会增加4个或减少4个，如图7所示。 图7 X4编码 每转计数(CPR) CPR最常代表每转计数，并且是指存在于A和B两个输出之间的正交解码状态的数量。在A和B两个输出于高电平和低电平之间进行切换时，会出现2位的信息，表示4种不同的状态。术语正交解码描述了同时使用输出A和B计数每个状态变化的方法。结果是每个脉冲或周期的计数量的4倍。因此，编码器的CPR就是编码器的PPR乘以4。还要注意的是，有些编码器制造商采用CPR这一缩略语表示每转循环数（每转周期数）。每转循环数表示任何一个编码器输出的完整电气周期或用时，且该值等于每转脉冲数。鉴于每转计数和每转循环数均采用CPR这一相同缩略语，因而必须仔细理解分辨率的定义方式。图8为常见产品波形图。 图8 常见产品波形图 公式： 1、编码器 CPR 频率与电机速度（RPM） 之间的关系由下式给出： f=（周期/转）*（转/秒）/1000=kHz 转速=每分钟转数 CPR =每转周期数 2、距离转换： （PPR） /（2 * pi *轴半径） =每英寸脉冲数 （每英寸脉冲数 ^-1 =每脉冲英寸数