精确测量：增量式编码器

编码器被用于检测轴的旋转运动。编码器的分辨率决定了它将旋转运动划分为多少个脉冲。增量式编码器并不测量电机轴的绝对位置，而是测量其相对于某一参考点的相对位置。因此，它计算当前位置与参考位置之间的脉冲数量。从这个值中，我们可以得出位置数据。FAULHABER提供了基于光学和磁性测量原理的增量式编码器。

增量式磁电编码器的工作原理是什么？

这种设备利用其内部的传感器来检测磁场的变化。电机轴上的传感器磁铁在电机旋转过程中产生移动的磁场。这个磁场的变化被安装在编码器PCB板上的传感器所检测，以检测电机的旋转运动。

增量式光电编码器除了电子元件外，还包含了三个关键组件：光源、编码盘和光电传感器。光源发出的光束照射到与电机轴同步旋转的编码盘上。编码盘分为具有不同光学特性的区域。

反射式编码器中，有交替的反射区域和黑色区域。光线被反射区域反射，光源和光电传感器位于编码盘的同一侧。光源、光电传感器和电子元件可以集成在同一PCB板甚至同一芯片上，从而实现特别紧凑的设计。另一方面，透射式增量式编码器的编码盘上刻有狭缝，光束通过这些狭缝投射出去，形成分割的光束。在这种情况下，光源和传感器在物理上是分离的。

无论是哪种情况，光电传感器都会负责检测编码盘上的光脉冲。通过对这些脉冲序列进行深入分析，我们可以获得关于速度和相对位置的详尽信息。光电式编码器具有非常高的位置精度、重复性和非常高的信号质量。此外，光电编码器不受磁场干扰。

FAULHABER提供的增量式编码器可以采用光学或磁性测量原理。在光学设备中，光束经由编码盘分成脉冲。这些脉冲被光电传感器检测，并作为编码器信号的基础。FAULHABER的增量式光电编码器主要采用的是反射过程，因此能提供紧凑高效的解决方案。

增量式磁电编码器使用传感器来检测由电机旋转引起的磁场变化。

电子元件提高分辨率

我们使用特殊的电子元件处理光学或磁性传感器的脉冲，生成编码器的标准输出信号，并对传感器信号进行插值处理。这样，我们可以从单个物理测量脉冲中生成多个脉冲，从而将增量式编码器的物理分辨率提高几倍。

增量式编码器可以配置两个或三个通道。配备了三个通道的设备在每次旋转时都会确定一个索引，也就是一个参考点。对于光电式编码器，索引信息来源于编码盘上特殊设计的区域；对于磁电式编码器，索引信息来源于额外的一个小磁铁或现有磁铁在特定位置的变化。因为增量编码器不检测绝对位置，而只检测相对位置，所以定位需要外部传感器作为参考。这个外部传感器通过一次性检测绝对位置（零点）来实现参考。

差分驱动器消除干扰

大部分FAULHABER的增量式编码器可以选择搭配差分驱动器，以此来避免在信号传输过程中产生的电磁干扰。在编码器信号的传输距离超过0.5米时，尤其可能会出现这种干扰。差分驱动器为所有通道生成额外的差分信号，这些信号在带有接收模块的控制器中再次被组合。

编码器的选择取决于操作条件和对精度的需求。

增量式磁电编码器不依赖光学信号，因此对尘埃有很强的抗干扰能力。同时，从机械角度看，相比光电式编码器，它们更简洁、稳定性更高。FAULHABER生产的大部分增量式磁电编码器均采用模块化设计，可以根据特定应用需求调整分辨率。对于大多数应用场景，这些增量式磁电编码器所提供的精度和信号质量已经完全足够。

光电增量编码器则具有良好的抗磁干扰能力。通过使用编码盘，它能比使用传感器磁体获得更高的物理分辨率，为实现极高的定位精度、重复性以及非常高的信号质量打下了基础。例如，FAULHABER提供的一款光电增量编码器，其编码盘能将一圈旋转分为625个信号周期。通过插值处理，可以获得10,000个脉冲计数，同时产生40,000个独立边缘。这相当于0.009度的角度分辨率。

增量编码器是驱动解决方案的重要组成部分，必须与电机相匹配。FAULHABER的所有增量编码器都是为了配合特定电机系列而设计的。因此，几乎每一款FAULHABER产品线中的电机都至少有一个相应的增量编码器可供选择。

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