角度數(shù)字編碼器碼盤(pán)的材料根據(jù)與之配套的敏感元件不同而不同。碼盤(pán)的內(nèi)孔由安裝于被測(cè)軸的軸徑所決定，碼盤(pán)的外徑由碼盤(pán)上的碼道數(shù)決定，而碼道的數(shù)目由分辨率決定。如若碼道數(shù)目為n，則分辨率為1/2n。碼道的寬度由敏感元件的幾何參數(shù)和物理特性決定。角度數(shù)字編碼器有兩種基本類(lèi)型：絕對(duì)式編碼器和增量式編碼器。

　　和絕對(duì)式編碼器相對(duì)應(yīng)的是增量式編碼器。增量式編碼器能以數(shù)字形式確定軸相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的瞬時(shí)角位置，也可以用于測(cè)量角速度。

　　增量式編碼器

　　1）增量式編碼器的組成

　　增量式編碼器由碼盤(pán)、敏感元件和計(jì)數(shù)電路組成，現(xiàn)分述如下：

　?。?）碼盤(pán)

　　為絕對(duì)式編碼器系統(tǒng)研究的大部分技術(shù)也適用于增量式編碼器，只是碼盤(pán)的構(gòu)成不同。增量式編碼器向碼盤(pán)設(shè)立了內(nèi)軌道和外軌道，外軌道有兩個(gè)軌道：第一個(gè)外軌道是增量計(jì)數(shù)軌道，它根據(jù)分辨率的大小設(shè)置扇形區(qū)，即只有一位軌道；第二個(gè)外軌道是方向軌道，它和計(jì)數(shù)軌道有相同數(shù)目的扇形區(qū)，只是移動(dòng)了半個(gè)扇形區(qū)。如果一個(gè)周期是兩個(gè)扇形區(qū)（導(dǎo)電-不導(dǎo)電），那么這兩個(gè)軌道的輸出相差90°（電角度），或超前，或滯后，用于識(shí)別是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而決定計(jì)數(shù)器作減法計(jì)數(shù)，還是作加法計(jì)數(shù)。內(nèi)軌道稱基準(zhǔn)軌道，它只有一個(gè)單獨(dú)標(biāo)志的扇形區(qū)，用于提供基準(zhǔn)點(diǎn)，其輸出脈沖將用來(lái)使計(jì)數(shù)器歸編碼器的能指示絕對(duì)位置的二進(jìn)制碼或循環(huán)碼，它的每一個(gè)位的“1”輸出，只是角位移的增量。下圖示出了增量編碼器的軌道和輸出的關(guān)系。

　　增量編碼器的軌道和輸出的關(guān)系圖

　?。?） 敏感元件

　　增量式編碼器的敏感元件可以采用絕對(duì)編碼器中的任一種?？梢允墙佑|式的（電刷），也可以是非接觸式的（光電系統(tǒng)或磁電系統(tǒng)）。因此，它們要和碼盤(pán)相適應(yīng)。

　?。?）計(jì)數(shù)器

　　增量式編碼器由于計(jì)算的是角位移的增量，所以為了計(jì)算相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)位置角位移的實(shí)際大小和方向，必須設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器。送到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖，由施密特觸發(fā)電路輸出。

　　2）增量式編碼器的工作原理

　　下圖是增量式編碼器的電路原理圖和施密特觸發(fā)器的真值表。

　　增量式編碼器的電路原理圖和施密特觸發(fā)器的真值表

　　從以上兩圖可以看出，考慮加法計(jì)數(shù)時(shí)，其敏感元件運(yùn)動(dòng)方向從左向右。計(jì)數(shù)軌道的輸出從邏輯“0”變到邏輯“1”的這一跳變加到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的J輸入端，并且只有當(dāng)方向軌道的K輸入端為邏輯“0”時(shí)，這個(gè)跳變才能將觸發(fā)器的輸出端Q觸發(fā)到邏輯“1”。這種情況僅出現(xiàn)在“加法”計(jì)數(shù)方向上。觸發(fā)器必須用“方向”輸出端從邏輯“0”到邏輯“1”的跳變來(lái)進(jìn)行歸零。于是，只有當(dāng)“計(jì)數(shù)”和方向脈沖交替地反饋給觸發(fā)器時(shí)，加到計(jì)數(shù)器的“加法”計(jì)數(shù)脈沖才啟動(dòng)。這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)研究真值表中標(biāo)號(hào)（4種狀態(tài)）為1，2，3和4的各情況而得到驗(yàn)證。根據(jù)雙穩(wěn)觸發(fā)器改變狀態(tài)的瞬間，方向脈沖是負(fù)值這個(gè)事實(shí)，可用來(lái)將“加法計(jì)數(shù)”信號(hào)（邏輯“1”）通過(guò)一個(gè)倒相器送到計(jì)數(shù)器本身。在“減法計(jì)數(shù)”的情況下，“計(jì)數(shù)”脈沖從邏輯“0”變到邏輯“1”也產(chǎn)生一個(gè)單次輸出脈沖，但它只是當(dāng)方向“脈沖”為邏輯“1”時(shí)才發(fā)生。在這一瞬間，計(jì)數(shù)器接到一個(gè)“減法”指令。用真值表校驗(yàn)位置A，B，C和D即可驗(yàn)證這一邏輯是正確的。

　　在應(yīng)用增量編碼器來(lái)測(cè)量速度時(shí)，要注意最大測(cè)速范圍受觸發(fā)器產(chǎn)生的單次脈沖寬度的限制。此脈沖寬度應(yīng)小于一個(gè)位所占時(shí)間的一半。單次脈沖的典型寬度為4?6μs，其上升時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間為200ns。對(duì)于一個(gè)每轉(zhuǎn)有5000個(gè)脈沖的編碼器，最大測(cè)速為2000r/min;對(duì)于一個(gè)每轉(zhuǎn)有1200個(gè)脈沖的編碼器，最大測(cè)速約為5000r/min。這就是說(shuō)，單用一個(gè)碼盤(pán)，測(cè)速范圍和分辨率要綜合考慮。

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