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HEIDENHAIN編碼器（Encoder）是一種將機械運動（位置、速度、角度）轉換為電信號的傳感器，廣泛應用于工業自動化、機器人、數控機床等領域。其工作原理基于不同技術，主要分為增量式編碼器和絕對式編碼器兩類，以下是詳細介紹：

一、HEIDENHAIN增量式編碼器（Incremental Encoder）

核心原理：通過光電或磁電感應，對運動過程中的 “脈沖” 進行計數，從而確定位置變化量。

1. 光電式增量編碼器

結構組成：

由光源（LED）、碼盤（帶有均勻透光 / 不透光條紋）、光電探測器（光敏元件）和信號處理電路組成。

工作過程：

當碼盤隨軸旋轉時，光源發出的光線通過碼盤上的條紋，形成明暗交替的光信號。

光電探測器將光信號轉換為電脈沖信號（通常為方波）。

通過計數脈沖數量，計算旋轉角度或直線位移（需結合機械傳動比）。

通常配備兩組相位差 90° 的信號（A 相和 B 相），通過相位關系判斷旋轉方向：

A 相超前 B 相 → 正轉；

B 相超前 A 相 → 反轉。

部分編碼器還提供 Z 相（零位脈沖），用于標記機械零點。

特點：

結構簡單、成本低，但斷電后需重新校準零點；輸出為相對位置信號，適用于速度控制和相對定位。

2. 磁電式增量編碼器

原理：

利用磁場變化替代光信號。碼盤上交替排列著 NS 極，磁敏元件（如霍爾傳感器）檢測磁場變化并轉換為電脈沖。

特點：

抗污染能力強（如灰塵、油污），適用于惡劣環境，但精度通常低于光電式

二、HEIDENHAIN絕對式編碼器（Absolute Encoder）

核心原理：通過編碼盤上的物理編碼直接輸出絕對位置值，無需依賴計數。

1. 光電式絕對編碼器

結構組成：

碼盤由多個同心碼道組成，每個碼道代表不同的二進制位（如最內圈為低位，最外圈為最高位）。碼道上的透光 / 不透光區域對應二進制的 0 和 1。

工作過程：

編碼器通電時，通過光電探測器讀取所有碼道的狀態，組合成一個二進制編碼（如 12 位、16 位等），直接對應當前位置。

無需計數或校準零點，斷電后重啟仍能讀取準確位置。

分辨率取決于碼道數量（位數），如 16 位編碼器可提供 65,536 個絕對位置。

特點：

高精度、斷電記憶、可靠性高，但結構復雜、成本較高，適用于絕對定位要求嚴格的場景（如機器人關節、電梯）。

2. 磁電式絕對編碼器

原理：

采用多極磁環和霍爾傳感器陣列，通過檢測磁場強度和方向變化計算絕對位置。

特點：

抗震動、抗污染能力強，適合惡劣工業環境

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