角度數(shù)字編碼器碼盤的材料根據(jù)與之配套的敏感元件不同而不同。碼盤的內(nèi)孔由安裝于被測軸的軸徑所決定，碼盤的外徑由碼盤上的碼道數(shù)決定，而碼道的數(shù)目由分辨率決定。如若碼道數(shù)目為n，則分辨率為1/2n。碼道的寬度由敏感元件的幾何參數(shù)和物理特性決定。角度數(shù)字編碼器有兩種基本類型：絕對式編碼器和增量式編碼器。
和絕對式編碼器相對應(yīng)的是增量式編碼器。增量式編碼器能以數(shù)字形式確定軸相對于某個基準(zhǔn)點的瞬時角位置，也可以用于測量角速度。
增量式編碼器
1）增量式編碼器的組成
增量式編碼器由碼盤、敏感元件和計數(shù)電路組成，現(xiàn)分述如下：
?。?）碼盤
為絕對式編碼器系統(tǒng)研究的大部分技術(shù)也適用于增量式編碼器，只是碼盤的構(gòu)成不同。增量式編碼器向碼盤設(shè)立了內(nèi)軌道和外軌道，外軌道有兩個軌道：第一個外軌道是增量計數(shù)軌道，它根據(jù)分辨率的大小設(shè)置扇形區(qū)，即只有一位軌道；第二個外軌道是方向軌道，它和計數(shù)軌道有相同數(shù)目的扇形區(qū)，只是移動了半個扇形區(qū)。如果一個周期是兩個扇形區(qū)（導(dǎo)電-不導(dǎo)電），那么這兩個軌道的輸出相差90°（電角度），或超前，或滯后，用于識別是順時針旋轉(zhuǎn)，還是逆時針旋轉(zhuǎn)，從而決定計數(shù)器作減法計數(shù)，還是作加法計數(shù)。內(nèi)軌道稱基準(zhǔn)軌道，它只有一個單獨標(biāo)志的扇形區(qū)，用于提供基準(zhǔn)點，其輸出脈沖將用來使計數(shù)器歸編碼器的能指示絕對位置的二進制碼或循環(huán)碼，它的每一個位的“1”輸出，只是角位移的增量。下圖示出了增量編碼器的軌道和輸出的關(guān)系。
增量編碼器的軌道和輸出的關(guān)系圖
（2） 敏感元件
增量式編碼器的敏感元件可以采用絕對編碼器中的任一種?？梢允墙佑|式的（電刷），也可以是非接觸式的（光電系統(tǒng)或磁電系統(tǒng)）。因此，它們要和碼盤相適應(yīng)。
?。?）計數(shù)器
增量式編碼器由于計算的是角位移的增量，所以為了計算相對于某個基準(zhǔn)位置角位移的實際大小和方向，必須設(shè)置一個計數(shù)器。送到計數(shù)器的計數(shù)脈沖，由施密特觸發(fā)電路輸出。
2）增量式編碼器的工作原理
下圖是增量式編碼器的電路原理圖和施密特觸發(fā)器的真值表。
增量式編碼器的電路原理圖和施密特觸發(fā)器的真值表
從以上兩圖可以看出，考慮加法計數(shù)時，其敏感元件運動方向從左向右。計數(shù)軌道的輸出從邏輯“0”變到邏輯“1”的這一跳變加到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的J輸入端，并且只有當(dāng)方向軌道的K輸入端為邏輯“0”時，這個跳變才能將觸發(fā)器的輸出端Q觸發(fā)到邏輯“1”。這種情況僅出現(xiàn)在“加法”計數(shù)方向上。觸發(fā)器必須用“方向”輸出端從邏輯“0”到邏輯“1”的跳變來進行歸零。于是，只有當(dāng)“計數(shù)”和方向脈沖交替地反饋給觸發(fā)器時，加到計數(shù)器的“加法”計數(shù)脈沖才啟動。這個過程可以通過研究真值表中標(biāo)號（4種狀態(tài)）為1，2，3和4的各情況而得到驗證。根據(jù)雙穩(wěn)觸發(fā)器改變狀態(tài)的瞬間，方向脈沖是負值這個事實，可用來將“加法計數(shù)”信號（邏輯“1”）通過一個倒相器送到計數(shù)器本身。在“減法計數(shù)”的情況下，“計數(shù)”脈沖從邏輯“0”變到邏輯“1”也產(chǎn)生一個單次輸出脈沖，但它只是當(dāng)方向“脈沖”為邏輯“1”時才發(fā)生。在這一瞬間，計數(shù)器接到一個“減法”指令。用真值表校驗位置A，B，C和D即可驗證這一邏輯是正確的。
在應(yīng)用增量編碼器來測量速度時，要注意最大測速范圍受觸發(fā)器產(chǎn)生的單次脈沖寬度的限制。此脈沖寬度應(yīng)小于一個位所占時間的一半。單次脈沖的典型寬度為4?6μs，其上升時間和恢復(fù)時間為200ns。對于一個每轉(zhuǎn)有5000個脈沖的編碼器，最大測速為2000r/min;對于一個每轉(zhuǎn)有1200個脈沖的編碼器，最大測速約為5000r/min。這就是說，單用一個碼盤，測速范圍和分辨率要綜合考慮。
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