如何评估编码器性能优劣？全方位检测方法与常见故障解决方案

编码器是一种电子或机械装置，其主要功能是将物理量（如角位移、直线位移、速度、压力、温度等）转换为相应的电信号，或者是将数据、信号或信息进行格式转换和编码，使其能够适应特定的通讯协议、传输介质或存储要求。

在运动控制和位置检测领域，#编码器#通常用于精确测量物体的旋转角度或直线位移。它们有多种类型，根据工作原理和输出信号的不同，大致可以分为以下几类：

增量式编码器：增量式编码器在物体每移动一定角度或距离时，会输出一个或多个脉冲信号，通过计算脉冲的数量和频率可以得到物体的相对位移和速度。每次系统启动时，需要参考点归零以确定初始位置。
绝对式编码器：绝对式编码器每个位置对应一个唯一的数字编码输出，即使在断电后重新上电，也能立即读取当前位置，无需寻找参考点。
接触式编码器：使用接触部件（例如电刷）读取码盘上的导电区或绝缘区，以转换成电信号。
非接触式编码器：包括光学编码器（利用光电效应）、磁性编码器（利用磁场变化）和感应式编码器（利用电磁感应），这些类型的编码器没有机械接触部件，提高了耐用性和可靠性。

此外，编码器还可以根据信号转换的类型分为#模拟信号编码器#（将模拟信号转为数字信号）、#数字信号编码器#（对数字信号进行特定格式编码）和#混合信号编码器#（同时处理模拟和数字信号）等。

编码器广泛应用于机器人技术、数控机床、电梯、伺服电机、无人机、自动门、风力发电、工业生产线等多种自动化控制和测量系统中。（本文素材来源：https://www.icdhs.com/news/594）

编码器的作用

编码器的作用可以概括为检测电机的旋转方向、旋转位置、旋转速度。编码器通过编码器电缆将检测到的信号传送给电机驱动器。然后形成反馈闭环，可以实现更精确的控制。

对于很多人来说，编码器很陌生。因此，今天我们结合日常生活中的电梯场景，为大家简单分析一下编码器的作用。

想象一下，当我们进入电梯并按下指定楼层的按钮时。电梯接收电机旋转方向的指令，区分电梯是上升还是下降。然后，编码器“告诉”电梯控制板需要移动多少圈（转数）后，电梯就能快速、平稳地到达指定楼层。编码器精确控制电梯门开关电机。我们将看到电梯门准确打开。

编码器在生活中的实际应用（举例）

药物输送系统

药物输送系统需要以指定的速率分配精确数量的药物。在泵的开发过程中，编码器反馈可以验证是否已输送了适当剂量的药物。编码器确认已为患者输送了正确的剂量。编码器有多种分辨率，因此设计工程师可以选择合适的线数。这确保了精度降低到最低流量。

自动遮阳帘

自动遮阳帘可以为用户提供环境舒适感，并提供窗帘自动调节和手动操作的便利。编码器反馈可以提供有关电机速度、电机方向以及断电时窗帘位置的信息。此信息可确保用户根据控制台的输入获得正确的阴影位置。

编码器

电子组装设备

SMT 元件拾放设备要求自动化装配线具有高吞吐量。为了获得这些输出，运动控制系统必须快速、可重复地精确定位位置，同时检测 PCB 元件的各种尺寸和重量。编码器分辨率可确保精确运动，并允许所有轴同步，以将组件正确放置在 PCB 上。

机械手（夹具）

编码器在夹具中起着重要的作用，确保夹具的压力和速度受到控制，防止损坏元件。每个组件可能需要不同的速度和压力来执行抓取功能。编码器反馈通过了解每个组件所需的电机速度和位置来创建精确的运动。

编码器怎么判断好坏

判断编码器好坏可以从以下几个方面进行：

外观检查：

检查编码器的外壳是否有破损、裂纹或其他物理损伤。
查看编码器表面是否有划痕、毛刺、锈蚀等不良痕迹。
检视编码器的安装面是否平整，无凸起、凹陷或变形。

结构与装配：

防护罩（如适用）的安装位置和方向是否正确。
手动转动编码器的轴或拨码盘，确认其动作顺畅、无卡滞，转动时声音均匀，无异常响声。

电气性能测试：

检查接线端子和线束连接，确保无短路、断路、接触不良等问题。
使用万用表测量编码器各信号线间的电阻，比如增量式编码器的A、B相线间电阻，以及与地之间的绝缘电阻，若阻值符合规格则表示基本电气性能正常。
将编码器接入适当的测试设备，如示波器，观察旋转编码器时输出信号的变化。对于增量式编码器，应该能看到交替的高低电平信号，如A、B相的方波脉冲信号，且相位差正确。对于绝对式编码器，应当能读取到对应的编码数值。
若有三相指示灯，可通过转动编码器并观察指示灯状态来验证编码器的工作状况。

信号质量检查：

根据编码器输出信号类型，静态时测量各信号线的电压，旋转时确认信号是否有规律变化。
对于编码器输出的数字信号，可以通过读取设备检测信号的完整性、准确性和稳定性。

功能测试：

将编码器接入实际应用环境或模拟环境，看能否准确反映被测量的变化，如在运动控制系统中监测其输出的角位移或直线位移数据是否准确。

编码器故障处理方法

编码器故障的处理通常涉及一系列诊断步骤和针对性的解决方案，以下是一些常见的编码器故障及其处理方法：

编码器本身故障：
- 检查和处理：如果编码器自身元器件出现故障，无法输出正确的波形，首先尝试排查具体失效部分，如光电传感器、电路板等。若能维修，则进行相应维修；若不可修复或成本过高，建议更换新的编码器。
连接电缆故障：
- 检查和处理：检查电缆是否断裂、短路、接触不良或者固定不紧导致松动、开焊或断路。通过万用表测量线路通断和电阻，必要时更换编码器电缆或接头，并确保新电缆固定牢固、接头焊接可靠。
+5V电源下降：
- 检查和处理：检查供电电源是否稳定，测量+5V电源是否低于额定值（如4.75V）。若是电源故障或电源电缆阻值偏大，导致电源损耗，应检修电源设备，必要时更换电源或电源电缆。
绝对式编码器电池电压下降：
- 检查和处理：当编码器给出电池电压不足报警时，更换编码器内的电池，并在更换后按照设备手册的要求重置或恢复参考点位置。
电缆屏蔽线问题：
- 检查和处理：确认编码器电缆屏蔽层是否良好接地，如有未接或脱落的情况，必须重新可靠焊接并做好接地，防止干扰信号影响编码器输出的准确性。
编码器安装松动：
- 检查和处理：检查编码器安装是否稳固，紧固螺丝，确保编码器与传动轴紧密结合，无松动现象，以提高位置控制精度。
光栅污染或轴承故障：
- 检查和处理：清洁编码器光栅盘，去除可能遮挡或污染编码标记的杂物，如果是轴承故障导致旋转不畅或噪声增大，应及时更换轴承。
电气接口检查：
- 检查和处理：确认编码器与接收系统的电气接口是否兼容，信号是否正确传输，排除通讯接口硬件或软件设置的问题。