码盘

码盘(encoding disk)是指测量角位移的数字编码器。它具有分辨能力强、测量精度高和工作可靠等优点，是测量轴转角位置的一种最常用的位移传感器。码盘分为绝对式编码器和增量编码器两种，前者能直接给出与角位置相对应的数字码；后者利用计算系统将旋转码盘产生的脉冲增量针对某个基准数进行加减。

接触编码器接触编码器是绝对式编码器中的一种，它由编码盘、电刷和电路组成。图1是一个6位二进制编码器。编码盘按二进制码制成，与旋转轴固定在一起。码盘上有6条码道，每条码道上有许多扇形导电区（黑区）和不导电区（白区），全部导电区连在一起接到一个公共电源上。 6个电刷沿一个固定的径向安装，分别与6条码道接触。每个电刷与一单根导线相连，输出6个电信号,其电平由码盘的位置控制。当电刷与导电区接触时，输出为“1”电平；与不导电区接触时，输出为“0”电平。随着转角的不同，输出相应的码。编码器的精度取决于码盘本身的精度，分辨率则取决于码道的数目。10条码道的码盘，其分辨率为1/1024，采用多个码盘和装上内部传动机构时可达1/100000。

接触编码器的缺点是码盘与电刷之间存在接触摩擦，使用寿命短。电刷与码道的不正确接触还会产生模糊输出，可能给出错误的结果，造成误差。采用循环码（格雷码）可克服这一缺点，因为在任何瞬间只有一个比特的改变。格雷码（见字符编码）是变权码，它与十进制数的关系为

式中D为十进制数，n为具有“1”输出的最高位的位数，m为其次一位具有“1”输出的位数，q、s、…依次类推。采用格雷码时，还需要按上式设计出相应的转换电路1。

光学编码器另一种绝对式编码器是光学编码器，是依照光学和光电原理制成的器件。它由光源、码盘、光学系统及电路4部分组成。码盘是在不透明的基底上按二进制码制成明暗相间的码道，相当于接触编码器的导电区和不导电区。光线通过码盘由光电元件转换成相应的电信号。光学编码器的精度高于1/108，径向分度线的精度为 0.067弧秒。已制出的标准码盘有伪随机码、素数码、循环码、正弦余弦码、对数码和二进十进码等。

光电编码器码盘

光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是应用最多的传感器， 光电编码器是由码盘（光栅盘）和光电检测装置组成。码盘（光栅盘）是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，码盘（光栅盘）与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。

编码器码盘的材料有玻璃、金属、菲林、树脂：玻璃码盘是在玻璃镀铬面上腐蚀出明暗码道，其热稳定性好，精度高，易碎，成本高；金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属不易腐蚀，易形变，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级；塑料码盘是经济型的，其成本低，不易碎和变形，但精度、热稳定性、寿命均要差一些；树脂码盘与玻璃码盘的工艺接近，也是通过腐蚀明暗树脂表面的镀铬，呈现出明暗脉冲，其优点是精度高不容易碎，缺点在环境恶劣的高温下容易跳码，价格相对较高，加工工艺难度高，发达国家有生产，暂时没有生产厂家2。

特性● 物料：菲林（PET片基），厚度0.10 mm 或 0.18 mm；

● 外径：10~100mm；

● 高性价比；

● 解析度：32 CPR ~ 1024 CPR (28mm 外径)；

● 运行温度：85℃ max。

增量编码器1、增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，数目从6到5400或更高，脉冲数越多，分辨率越高；这是选型的重要依据之一。

2、增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B和Z，一般采用TTL电平，A脉冲在前，B脉冲在后，A,B脉冲相差90度，每圈发出一个Z脉冲，可作为参考机械零位。一般利用A超前B或B超前A进行判向，我公司增量型编码器定义为轴端看编码器顺时针旋转为正转，A超前B为90°，反之逆时针旋转为反转B超前A为90°。也有不相同的，要看产品说明。

3、使用PLC采集数据，可选用高速计数模块；使用工控机采集数据，可选用高速计数板卡；使用单片机采集数据，建议选用带光电耦合器的输入端口。

4、建议B脉冲做顺向（前向）脉冲，A脉冲做逆向（后向）脉冲，Z原点零位脉冲。

5、在电子装置中设立计数栈3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学