编码器是一种将信号转换成数据流的设备,可以将模拟信号转换成数字信号,以在数字系统中进行处理和传递。有多种不同类型的编码器,包括旋转编码器、线性编码器、绝对编码器和增量编码器。
旋转编码器通常用于测量旋转运动,比如电机或机器人关节。线性编码器则用于测量线性运动,通常被用于数控机床等自动化设备上。绝对编码器在机器人领域也很常见,它利用一个非常短的时间内就能得到规模很大的运动距离,用于测量机器人的位置和方向。增量编码器给出的只是编码器轴的运动方向和速度,但不能精确定位,可用于控制电动机的转速。
编码器通常由码盘、光电门、扇形齿轮和外壳组成。简单地说,编码器的工作原理是通过感应光电门接收到扇形齿轮的齿间缝隙,并记录它们的位置来确定轴的位置以及转动方向和速率。在编码器轴周围有一个通过编码器板的开口模式建立的固定光束。
比如,增量编码器的码盘有两个触点,每个触点产生一个周期性的输出信号,当轴转动时,输出信号也随之变化。由此可以确定轴的运动方向和速率。而绝对编码器的码盘则分为很多道槽,每一道槽和一个特定的位置相对应,就像是一个二进制的编码器。当线性或旋转运动发生时,整个编码器会返回一个二进制代码,以确定位置和方向。
编码器的应用十分广泛,尤其在工控、机器人和航空领域中使用较多。比如,它们可以用于控制电动机的转速,从而控制机器人或自动化设备的运行;在航空和军事领域,编码器可以用于测量飞行器或导弹的位置和方向;在科学研究领域,编码器可以用于精确测量显微镜下的一些微小的变化,如原子间距离等等。
虽然编码器和解码器都是将信号转化成另一种形式,但它们之间还是有一定的区别的。编码器会把输入的模拟信号转换成数字信号,而解码器则会将数字信号转换成具有一定含义的信息。比如,DVD光盘中就有编码器和解码器,编码器先将数字音频和视频信号编码成数字信号,然后再将数字信号存储在光盘上,解码器则读取光盘上的数字信号,将其转换成具有一定含义的音频和视频信号以供播放或观看。