1 概述

1.1 定义

增量编码器（Incremental Encoder）是一种相对位置检测传感器，通过输出周期性脉冲信号，采集转轴旋转位移、转速、转向；无断电记忆，上电仅能输出相对位移，无法直接读取绝对角度，需搭配原点回零实现定位。

1.2 核心用途

伺服电机、AGV 小车、包装机械、数控机床、水利闸门、起重卷扬、输送线、印刷设备、工程机械行走机构等位移 / 速度闭环控制。

1.3 核心优势

1.结构简单、成本低、体积小巧、响应速度快；

2.脉冲分辨率可选范围广，高转速下信号稳定；

3.安装灵活，支持空心轴、实心轴、拉线式外置结构；

4.信号接口丰富，兼容 PLC、伺服驱动器、运动控制卡。

1.4 局限性

1.断电丢失位置数据，重启必须回零；

2.单路脉冲无法判断旋转方向，需双通道正交判断；

3.无零点信号时无法精准定位原点。

2 工作原理

2.1 光电式增量编码器（主流）

1.内部组成：发光二极管、光栅码盘、狭缝光栅、光电接收管、信号放大整形电路；

2.转动过程：转轴带动光栅盘旋转，透光 / 遮光交替切割光路，接收管生成微弱正弦波；

3.信号处理：内部芯片将正弦波整形为标准方波脉冲输出。

2.2 磁电式增量编码器（工业抗干扰款）

无光学玻璃码盘，采用磁钢 + 霍尔磁感应芯片，依靠磁场交替变化生成脉冲，耐粉尘、油污、震动、高低温，重型设备首选。

2.3 信号相位逻辑

标准三路输出：A 相、B 相、Z 相（零位脉冲）

1.A/B 正交相位：A、B 脉冲相位差 90° 电角度

1.正转：A 超前 B 90°；反转：B 超前 A 90°

2.控制器通过相位先后识别转向，支持 4 倍频细分（上升沿 + 下降沿全部计数，精度 ×4）

2.Z 相零位脉冲：转轴每旋转 1 圈输出 1 个窄脉冲，作为机械原点校准信号。

3 关键技术参数

3.1 分辨率（脉冲数 PPR）

PPR：Pulses Per Revolution，每转脉冲数 常规规格：100/200/500/1000/2000/2500/5000 PPR

3.2 电气参数

供电电压

1.通用：DC5V（TTL 差分）、DC12~24V（NPN/PNP 集电极开路）

2.输出信号类型

3.

4.信号采集与计算逻辑

4.1 转速计算

瞬时转速 n (r/min) = (脉冲计数 × 60) ÷ (PPR × 采样时间 s)

4.2 直线位移计算（滚轮 / 行走机构）

滚轮周长 L = π × D（D 滚轮直径 mm） 每脉冲对应位移 = L ÷ (PPR×4) 总行走距离 = 总脉冲数 × 单脉冲位移

4.3 转向判定逻辑

控制器内部逻辑：

A 上升沿采样 B 电平 = 0 → 正转

A 上升沿采样 B 电平 = 1 → 反转

5 安装规范

1.同轴度要求：编码器与电机 / 负载轴同轴度≤0.1mm，避免偏心磨损码盘；

2.联轴器选型：弹性波纹管联轴器，缓冲震动；禁止刚性硬连接；

3.布线要求：差分信号使用双绞屏蔽线，屏蔽层单端接地；动力线缆与编码器信号线分开走线，间距≥30cm；

4.拉线编码器安装：拉线垂直拉出，无弯折、摩擦，避免拉线卡滞。