编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者称码盘，后者称码尺。按照读出方式编码器可分为接触式和非接触式两种。接触式采用电刷输出，以电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”；非接触式的接收敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区表示代码的状态是“1”还是“0”，而磁敏元件是用磁化区和非磁化区表示代码的状态是“1”还是“0”。

按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性变化的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

1.增量式码盘

增量型回转编码原理如图5-25所示。这种码盘有两个通道A与B（即两组透光和不透光部分），其相位差90°，相对于转角大小得到一定的脉冲，将脉冲信号送入计数器。则计数器的计数值就反映了码盘转过的角度。

图5-25 增量型回转编码原理

测量角位移时，单位脉冲对应的角度为

Δθ=360°/m （5-31）

式中 m——码盘的孔数，增加孔数m可以提高测量精度。

若n表示计数脉冲，则角位移的大小为

为了判别旋转方向，采用两套光电转换装置。一套用来计数，另一套用来辨向，回路输出信号相差1/4周期，使两个光敏元件的输出信号正相位上相差90°，作为细分和辨向的基础。为了提供角位移的基准点，在内码道内边再设置一个基准码道，它只有一个孔。其输出脉冲用来使计数器归零或作为每移动360°时的计数值。

增量式码盘制造简单，可按需要设置零位。但测量结果与中间过程有关，抗振、抗干扰能力差，测量速度受到限制。

2.绝对式码盘

（1）二进制码盘 图5-26所示为一个接触式4位二进制码盘，涂黑部分为导电区，空白部分为绝缘区，所有导电部分连在一起，都取高电位。每一同心圆区域为一个码道，每一个码道上都有一个电刷，电刷经电阻接地，4个电刷沿一固定的径向安装，电刷在导电区为“1”，在绝缘区为“0”，外圈为低位，内圈为高位。若采用n位码盘，则能分辨的角度为

(www.daowen.com)

图5-26 接触式4位二进制码盘

对二进制码盘来说，位数n越大，分辨力越高，测量越精确。当码盘与轴一起转动时，电刷上将出现相应的电位，对应一定的数码。码盘的精度取决于码盘本身的制造精度和安装精度。由图5-26可以看出，当码盘由h（0111）向i（1000）过渡时，此时4个码道的电刷需要同时变位。如果由于电刷位置安装不准或码盘制作不精确，任何一个码道的电刷超前或滞后，都会使读数产生很大误差，例如本应为i（1000），由于最高位电刷滞后，则输出数据为a（0000），这种误差一般称为“非单值性误差”，应避免发生。但码盘的制作和安装又不可避免会有公差，为了消除非单值性误差，通常采用双电刷读数或采用循环码编码。

（2）循环码盘 采用双电刷码盘虽然可以消除非单值性误差，但它需要一个附加的外部逻辑电路，同时使电刷个数增加一倍。当位数很多时，会使结构复杂化，并且电刷与码盘的接触摩擦，影响它的使用寿命。为了克服上述缺点，一般采用循环码盘。

循环码的特点是从任何数转变到相邻数时只有一位发生变化，其编码方法与二进制不同。利用循环码的这一特点编制的码盘如图5-27所示。由图5-27看出，当读数变化时只有一位数发生变化，例如电刷在h和i的交界面上，当读h时，若仅高位超前，则读出的是i，h和i之间只相差一个单位值。这样即使码盘制作、安装不准，产生的误差也不会超过一个最低单位数，与二进制码盘相比制造和安装就要简单得多了。

图5-27 4位循环码盘

循环码是一种无权码，因而不能直接输入计算机进行运算，直接显示也不符合日常习惯，因此还必须把它转换成二进制码。循环码转换成二进制码的一般关系式为

C_n=R_n （5-34）

C_i=R_i㊉C_i+1

式中 ㊉——不进位相加；

C_n、R_n——二进制、循环码的最高位。

式（5-34）表明，由循环码变成二进制码时，最高位不变，此后从高位开始依次求出其余各位，即本位循环码R_i与已经求得的相邻高位二进制码C_i+1做不进位相加，结果就是本位二进制码C_i。

实际应用中，大多数采用循环码非接触式的光电码盘，这种码盘无磨损、寿命长、精度高、测量结果与中间过程无关，所以允许被测对象能以很高的速度工作，抗振、抗干扰能力强。