数字编码器

    将机械转动的模拟量(位移)转换成以数字代码形式表示的电信号，这类传感器称为编码器。编码器以其高精度、高分辨率和高可靠性被广泛用于各种位移测量。

    编码器的种类很多。按其结构形式分直线式编码器和旋转式编码器。由于许多直线位移是通过转轴的运动产生的，因此旋转式编码器应用更为广泛。按其检测原理分电磁式、接触式、光电式等。光电式编码器具有非接触和体积小的特点，且分辨率高，它作为精密位移传感器在自动测量和自动控制技术中得到了广泛的应用。目前我国已有23位光电式编码器，为科学研究、军事、航天和工业生产提供了对位移量进行精密检测的手段。

    （2）光电式编码器

    光电式编码器主要由安装在旋转轴上的编码圆盘(码盘)、狭缝以及安装在圆盘两边的光源和光敏元件等组成。基本结构如图6—86所示。

    码盘由光学玻璃制成，其上刻有许多同心码道，每位码道上都有按一定规律排列的透光和不透光部分，即亮区和暗区。码盘构造如图6—87所示，它是一个6位二进制码盘。当光源将光投射在码盘上时，转动码盘，通过亮区的光线经狭缝后，由光敏元件所接收。光敏元件的排列与码道一一对应，对应于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，前者为“1”，后者为“0”。当码盘旋至不同位置时，光敏元件输出信号的组合，反映出按一定规律编码的数字量，代表了码盘轴的角位移大小。

    最内圈码盘一半透光，一半不透光，最外围一共分成 ＝64个黑白间隔。每一个角度方位对应于不同的编码。例如，零位对应于000000(全黑)，第23个方位对应于010111。这样在测量时，只要根据码盘的起始和终止位置，就可以确定角位移，而与转动的中间过程无关。一个n位二进制码盘的最小分辨率，能分辨的角度为 ＝360°／2n。若n＝6，则 ＝5.6°，如要达到1s左右的分辨率，至少采用20位的码盘。对于一个刻划直径为400mm的20位码盘，其外围分划间隔不到1.2um。可见码盘的制作不是一件易事。

    编码器码盘按其所用码制可分为二进制码、十进制码、循环码等。采用二进制编码器时，任何微小的制作误差，都可能造成读数的粗误差。主要是二进制码当某一较高的数码改变时，所有比它低的各位数码需同时改变。如果由于刻划误差等原因，某一较高位提前或延后改变，就会造成粗误差。