什么是编码器?有何作用?

编码器是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种按照工作原理编码器可分为增重式和式两类。

在数字系统里，常常需要将某一信息(输入)变换为某一特定的代码(输出)。把二进制码按一定的规律编排，例如8421码、格雷码等，使每组代码具有一持定的含义(代表某个数字或控制信号)称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。编码器有若干个输入，在某一时刻只有一个输入信号被转换成为二进制码。如果一个编码器有个输入端和n个输出端，则输出端与输入端之间应满足关系N<2n。例如8线一3线编码器和10线一4线编码器分别有8输入、3位二进制码输出和10输入、4位二进制码输出。

4线-2线编码器

下面分析4输入、2位二进制输出的编码器的工作原理。
根据逻辑表达式画出逻辑图如图1所示。图1

该逻辑电路可以实现如表1所示的功能，即当I0~I3中某一个输入为1，输出Y1YO即为相对应的代码，例如当I1为1时，Y1YO为01。这里还有一个问题请读者注意。当IO为1，I1~I3都为0和0~I3均为0时Y1YO都是0，这两种情况在实际中是必须加区分的，这个问题留待后面加以解决。当然，编码器也可以设计为低电平有效。

 键盘输入8421BCD码编码器

计算机的键盘输入逻辑电路就是由编码器组成。图2是用十个按键和门电路组成的8421码编码器，其功能如表2所示，其中S0~S9代表十个按键，即对应十进制数0~9的输入键，它们对应的输出代码正好是8421BCD码，同时也把它们作为逻辑变量，ABCD为输出代码(A为zui高位)，GS为控制使能标志。

对功能美和逻辑电路讲行分析，都可得知:①该编码器为输入低电平有效:在按下S0~S9中任意一个键时，即输入信号中有一个为有效电平时，GS=1，代表有信号输入，而
只有S0~S9均为高电平时GS=0，代表无信号输入，此时的输出代码0000为无效代码。由此解决了前面提出的如何区分两种情况下输出都是全0的问题。

上述机械式按键编码电路虽然比较简单，但当同时按下两个或更多个键时，其输出将是混乱的。在数字系统中，特别是在计算机系统中，常常要控制几个工作对象，例如微型计算机主机要控制打印机、磁盘驱动器、输入键盘等。当某个部件需要实行操作时，必须先送一个信号给主机(称为服务请求)，经主机识别后再发出允许操作信号(称为服务响应)，这里会有几个部件同时发出服务请求的可能，而在同一时刻只能给其中一个部件发出允许操作信号。因此，必须根据轻重缓急，规定好这些控制对象允许操作的先后次序，即优先级别。识别这类请求信号的优先级别并进行编码的逻辑部件称为优先编码器。4线一2线优先编码器的功能表如表3所示。编码器的工作原理和种类

编码器(encoder)是将信号(加比特流)或数据讲行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者
称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种;按照工作原理编码器可分为增量式和式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，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。式编码器的每一个位署对应一个确定的数字码，因此它的示值口与测量的起始和终止位害有关，而与测量的中间讨程无
关。

根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增重式、式以及混合式三种。

增重式编码器:增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉中A、B和Z相:A、两组脉冲相位差90度，从而可方便的判断出旋转方向，而z相为每转一个脉冲，用于
基准占定位。它的优占是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，话合干长距离传输。其缺占是无法输出轴转动的位置信息。

式编码笑;式编玛哭是百接输出数字的传感果，在它的高形码盘上沿径向有若干同心码盘，每条道上有诱光和不语光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区树木是倍关系
码盘上的码道数是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件，当码盘处干不同位害时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的中
平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道必须8条码道。目前国内已有16位的编码器产品。

温合式编码器;温合式编码器，它输出两组信息，一组信息用干检测群极位置，带有信息功能;另一组则*同增量式编码器的输出信息。

光电编码器的应用

光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息，来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。光电编码器，是目前应用多的传感器。

一船的光由编码哭主要由光相盘和光由检测准害组成。在伺服系统中，由干光由码舟与电动机同油，由动机旅转时，光相盘与电动机同速旅转，经发光一极管等电子元件组
成的检测装署检测输出若干脉冲信号。通讨计算每秒光电编码器输出脉中的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判新旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的2个通道
的光码输出，根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。

根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为式光电编码器与增里式光电编码器。下面，简单说明一下，增重型编码器与型编码器区别。

1、角度测量:汽车驾驶模拟器，对方向盘旋铸角度的刷蛋选用光电编冯器作为传威果。重力测量仪，采用光电编码器，把他的转轴与重力测量仪中补偿旅讯铀相连，招转备
度仪，利用编码器测量扭转角度变化，如扭转实验机、渔竿扭转钓性测试等。摆锤冲击实验机，利用编码器计算冲击时摆角变化。

2、长度测里:计米器，利用流轮周长来测里物体的长度和距离。拉线位移传感器，利用收卷轮周长计量物体长度距离。联轴测，与驱动直线位移的动力装置的主轴联轴。通过输出脉冲数计量。介质检测，在直步条、转动链条的链轮、同步带轮等来传递直线位移信息。

3、速度测量:线速度，通过跟仪表连接，测里生产线的线速度角速度，通过编码器测量电机、转轴等的速度测量

4、位罟测量:机床方面，记忆机床各个业标占的坐标位害，加钻床等白动化控制方面。控制在每个位罟讲行动作。加由梯、提升机等

5、同步控制:通过角速度或线速度，对传动环节进行同步控制，以达到张力控制

从单圈值编码器到多圈值编码器

旋转单圈值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取*的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合编码*的原则，这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈值编码器。

如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈值编码器。

编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮，多组码盘)，在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的编码器就称为多圈式编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码*不重复，而无需记忆。

多圈编码器是在单圈编码器的基础上通过机械传动原理，利用钟表齿轮机械原理结构制作而成。多圈编码器另一个优点是由干测量范围大，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。

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