1．按照檢測原理分類

根據檢測原理，編碼器可以分為光學式、磁式、感應式和電容式等。

（1）光學式編碼器（光電編碼器）

光電編碼器由光柵盤和光電檢測裝置組成，是一種通過光/電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器，分為直線編碼器與旋轉編碼器。在設備運行過程中，光柵盤與電機同軸或按一定轉速比旋轉，經過二極管等電子元器件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，并通過計數器等脈沖接收電路來獲取電機當前的位置與轉速。

光電編碼器是目前市場上應用Zui為廣泛的編碼器，其原理示意圖如下圖所示。

 光電編碼器原理示意圖

 （2）磁式編碼器

如下圖所示，磁式編碼器擁有一個由金屬材料制作的齒輪，同時有永磁材料與敏感元件組成的磁場接收器。當齒輪旋轉時，金屬齒輪會影響接收器發出的磁通，引起磁通強弱變化，變化的磁通經過敏感元件后被轉換成為相應的數字或脈沖信號。

磁式編碼器原理示意圖

除了旋轉磁式編碼器之外，還有直線磁性尺，其原理相似。

（3）感應式編碼器

感應式旋轉編碼器也是通過測量線圈間的感應現象來識別位置變化的。角度值的獲取是juedui式的。通過采用每圈13或32個信號周期的碼盤，可以獲得比旋轉變壓器高得多的位置分辨率。和光電旋轉編碼器相似，感應式旋轉編碼器也可以在4096轉之內唯一確定轉動圈數。感應式編碼器線圈之間的距離對精度有很大的影響。

（4）電容式編碼器

通常是靠耦合電極來實現，目前技術尚不成熟，應用較少。

2．按照刻度方法與輸出形式分類

按照刻度方法與輸出形式，編碼器可以分為增量式與juedui值編碼器及旋轉變壓器。

（1）增量式編碼器

增量式編碼器是直接利用光/電轉換原理輸出3組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90°，實際應用中可以用來判斷電機的旋轉方向，當碼盤正轉時A道脈沖波形比B道超前π/2，而反轉時A道脈沖比B道滯后π/2；Z相則每轉輸出一個脈沖，用于基準點定位，它作為碼盤的基準位置，給計數系統提供一個初始的零位信號，如下圖所示。

增量式編碼器信號

增量式編碼器的信號輸出有正弦波（電流或電壓）、方波（TTL、HTL）、集電極開路（PNP、NPN）、推拉式多種形式。其中常見的TTL晶體管邏輯（5V±0.25V）通常為長線差分驅動（對稱A、A-，B、B-Z、Z-）；HTL也稱高壓晶體管（10～24V）邏輯，多為推拉式、推挽式輸出。下圖所示為3種不同輸出形式編碼器的電路。

3種不同輸出形式編碼器的電路

編碼器的信號接收設備接口應與編碼器對應，接收模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關頻率有高有低。西門子變頻器為各類匹配的編碼器提供了相應的接口，提供了以下幾種連接方式。

增量式編碼器的分辨率取決于編碼器每旋轉360°所提供的通或暗刻線數，即編碼器的線數，一般為5～10000線。

增量式編碼器的優點是原理構造簡單，機械平均壽命可在幾萬小時，抗干擾能力強，可靠性高，適合于長距離傳輸。它的缺點是無法輸出軸轉動的juedui位置信息，在伺服控制應用中，系統重新上電后必須重新確定系統零點。

（2）juedui值編碼器

與增量式編碼器不同，juedui值編碼器輸出的不是脈沖信號，而是二進制的數字信號。在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區相間組成，相鄰碼道的扇區數目是雙倍關系，碼盤上的碼道數就是它的二進制數碼的位數，在碼盤的一側是光源，另一側每一碼道對應有一光敏元件；當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平信號，形成二進制數（格雷碼）。這種編碼器的特點是不用計數器，在轉軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應的數字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有N位二進制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。目前國內已有16位的juedui編碼器產品。為了克服多通道信號傳輸所帶來的不利因素，人們將多通道同步傳輸方式改為通信方式，如EnDat、SSI以及帶Profibus-DP接口的編碼器。

juedui值編碼器由機械位置決定的每個位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要，什么時候就去讀取它的位置，同時克服了累積誤差。在伺服控制應用中，系統重新上電后位置信息不會丟失，不需要回參考點的命令。

juedui值編碼器又可分為單圈juedui值編碼器和多圈juedui值編碼器。

旋轉單圈juedui值編碼器包括二極旋轉變壓器以及光正/余弦編碼器。在轉動中測量光電碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，這樣的編碼只能用于旋轉范圍在360°以內的測量，稱為單圈juedui值編碼器。當轉動超過360°時，編碼又回到原點，這樣就不符合juedui編碼唯一的原則，因此如果用單圈編碼器來實現多圈的juedui定位，系統就必須能處理信號溢出。此時可以用多圈juedui值編碼器。編碼器生產廠家運用鐘表齒輪機械的原理，當中心碼盤旋轉時，通過齒輪傳動另一組碼盤（或多組齒輪、多組碼盤），在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼，以擴大編碼器的測量范圍，這樣的juedui值編碼器就稱為多圈juedui值編碼器，它同樣是由機械位置確定編碼，每個位置編碼唯一，無需記憶。多圈juedui值編碼器的另一個優點是由于測量范圍大，實際使用往往富余較多，這樣在安裝時不必費勁找零點，將某一中間位置作為起始點就可以了，從而大大簡化了安裝和調試難度。

（3）混合式juedui值編碼器

混合式juedui值編碼器輸出兩組信息：一組信息通過通信的方式傳遞，帶有juedui信息功能；另一組則與增量式編碼器的輸出信息完全相同，如下文提到的帶數據通道的正/余弦編碼器。事實上，伺服控制中應用的編碼器多為混合式編碼器。

（4）旋轉變壓器

旋轉變壓器的工作原理如下圖所示。在旋轉變壓器的定子里面有3個線圈，即正弦和余弦兩組線圈（相差90°）和高頻5～10kHz的旋轉變壓器線圈。轉子感應高頻信號，同時隨電機旋轉并在定子上感應出正弦和余弦信號。

根據正弦和余弦波形可以算出α角度，從而確定轉子的位置。

旋轉變壓器工作原理示意圖

對于二極的旋轉變壓器，轉子即電機轉動1圈，從定子上感應出1個周期的正/余弦信號，如下圖所示。旋轉變壓器的反饋精度隨極數的增加而提高，但其控制精度與正/余弦編碼器或者juedui值編碼器相比較低，通常用于對精度要求不是很高的應用場合。

旋轉變壓器信號

旋轉變壓器有二極、四極以及多極之分。如果是用于同步電機，建議使用與電機同極數的編碼器。也有些用戶現場，采用單極對數旋轉變壓器來作為多極同步電機的反饋單元，采用細分的方式來提高編碼器的精度，這種方式的控制精度較低，由于細分的誤差可能會導致系統高頻噪聲，引起系統不穩定以及電機的嘯叫。

例如，使用西門子的S120驅動第三方電機時發現，電機在行走一段時間后發出嘯叫聲，并且Zui終故障停機。通過軟件Starter在線診斷，發現電機實際輸出電流與扭矩在運行過程中出現了自激振蕩，如下圖所示。然后通過伯德圖測量功能發現速度閉環特性如下圖所示，系統在高頻處存在噪聲。以上現象均由編碼器反饋值不穩定引起。要解決系統的不穩定現象，只有犧牲系統的速度精度，即降低系統的動態特性，對反饋信號進行濾波。

由編碼器反饋引起的自激振蕩