Везде, где есть движение, обязательно найдется энкодер. Энкодеры, возможно, не так привлекательны, как продукты, в состав которых они входят, но они имеют решающее значение в современных сложных системах управления движением. Поскольку существует так много типов систем управления движением, существует множество типов и стилей энкодеров.

Энкодеры можно разделить на линейные, которые измеряют линейное движение или скорость; и поворотные, которые измеряют вращение и являются более распространенным типом энкодеров. (Вы можете найти больше информации о поворотных энкодерах в этом выпуске.)

Энкодеры с обратной связью, используемые с двигателями, выпускаются либо в виде энкодеров с подшипниками, либо в виде модульных энкодеров, использующих существующий комплект подшипников, например, на хвостовом валу серводвигателя. Выбор зависит от устойчивости вала/подшипников, к которым прикреплен энкодер. Энкодеры с подшипниками обычно используются, когда рабочий вал имеет значительный осевой или радиальный износ. Энкодер такого типа будет включать в себя какой-либо гибкий элемент, либо гибкую муфту вала, либо гибкий элемент крепления на корпусе, чтобы обеспечить механическое соответствие требованиям к неровностям вала и его износ.

Модульные энкодеры основаны на механически устойчивом прикладном валу, поскольку вал отвечает за удержание вращающегося кодового колеса в точном положении относительно чувствительного элемента энкодера. Модульные энкодеры должны быть установлены на валу приложения. Но этот шаг не увеличивает общие затраты на систему. Кроме того, энкодеры с обратной связью от двигателя, как правило, менее экологичны по сравнению с энкодерами промышленного типа.

Линейные и поворотные энкодеры могут использовать оптическую или магнитную технологию для определения местоположения. Оптические энкодеры встречаются чаще и обеспечивают более высокую точность и разрешение. Преимущество магнитных энкодеров заключается в том, что они не нуждаются в таком жестком контроле окружающей среды, как оптические энкодеры, и могут использоваться в определенных средах с повышенной влажностью, запыленностью и другими суровыми условиями.

Оптические энкодеры используют оптический датчик для обнаружения света, который проходит через диск (также известный как кодовое колесо) или отражается от него, рисунок которого состоит как из прозрачных, так и из непрозрачных линий. Когда датчик получает свет, энкодер выдает высокий сигнал. Когда индикатор блокируется линией на кодовом колесе, датчик выдает низкий сигнал. При наличии известного рисунка на диске энкодер может измерить пройденное расстояние или скорость перемещения.

Магнитные энкодеры используют магнитные кодовые колеса, в которых магнитные полюса разделены в соответствии с требуемым разрешением. Магнитный датчик обнаруживает изменение магнитного поля и выдает цифровые последовательности импульсов с энкодера. Магнитные энкодеры потребляют меньше энергии, чем их оптические аналоги, но им трудно обеспечить такое же разрешение или точность позиционирования, как оптическому энкодеру, из-за присущих магнитному полю нелинейностей.

Одна из основных классификаций, используемых для энкодеров, заключается в том, является ли их архитектура абсолютной или инкрементной. Инкрементный энкодер использует линии на кодовом колесе для вывода цифровой последовательности импульсов, соответствующей датчику, обнаруживающему светлые и темные области. Обычно инкрементные оптические датчики используют множество чувствительных элементов, разделенных различными механическими степенями, и простую аналого-цифровую электронику для получения двух последовательностей выходных импульсов со сдвигом по фазе (обычно называемых каналами A и B). Скорость вращения может быть определена по частоте этих последовательностей импульсов, в то время как направление вращения определяется по разности фаз между A и B. Часто энкодер выдает третий выходной сигнал, называемый индексом. Кодовое колесо имеет второй оптический канал со специальной оптической схемой, предназначенной для выдачи однократного импульса на вращение, индекса, который часто используется в качестве известного абсолютного положения во время вращения кодового колеса энкодера.

Недостатком инкрементных энкодеров является то, что при каждом отключении питания истинное положение механической системы будет потеряно и ее придется возвращать в известное исходное положение и перезапускать, т.е. самонаводить систему.

Абсолютный энкодер выдает код положения, соответствующий определенному углу поворота вала. Слово абсолютного положения определяется как количество битов (10 бит, 12 бит и т.д.), которое определяет степень детализации разрешения энкодера при его вращении. Кодовое колесо этого энкодера состоит из оптического шаблона, который имеет определенный шаблон для каждого адреса или бита разрешения при вращении колеса.

Существует ряд промышленных протоколов последовательной связи, которые используются с абсолютными энкодерами, такими как Modbus, CANopen и Profibus.