當討論工業(yè)運動控制中有關運動速度、距離和方向以及反饋系統(tǒng)時，必然會涉及到運動控制核心部件——編碼器。簡而言之，編碼器主要是記錄運動技術指標并傳達運動信號，可用于監(jiān)測、調節(jié)和控制運動狀態(tài)，從而滿足工業(yè)設備理想的運動控制需求。

從定義上講，編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數(shù)據(jù)進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備，常應用于各種運動控制場景中，主要功能是將旋轉角度、位移及線速度等運動參數(shù)轉換成電信號輸出，作用堪比工業(yè)運動控制的“神經中樞”。

編碼器種類繁多，按照讀出方式可分為接觸式和非接觸式兩種；按照檢測原理可分為光學式、磁式、感應式和電容式四種；按照刻度方法及信號輸出形式可分為增量式、絕對式以及混合式三種。在增量編碼器的情況下，位置是從零位標記開始計算的脈沖數(shù)量確定的，而絕對型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。目前國內應用較多的編碼器有：旋變編碼器、磁編碼器、增量光編碼器和絕對值光編碼器。

綜上所知，編碼器如此重要，故而在選擇時需綜合多方面因素整體考量。威科達建議選擇一款合適的運動控制編碼器可從經濟成本、可靠性和精度三個維度來全面考核，并根據(jù)企業(yè)應用的實際需求擇優(yōu)選用。

接下來，針對旋變編碼器、磁編碼器、增量光編碼器和絕對值光編碼器這四大類常見編碼器，從上述三個維度來重點分析。

01經濟成本

在編碼器選擇中考慮經濟成本時，可以分“編碼器成本”和“解角成本”兩個部分來看。

①編碼器成本部分

磁性編碼器成本最低，絕對值光編碼器成本最高，增量式光編碼器和旋變編碼器成本居于中等水平。

②解角成本部分

該部分成本最低是磁性編碼器和絕對值光編碼器，增量式光編碼器成本居中，旋變編碼器成本最高。據(jù)威科達冀工介紹，目前旋變編碼器解角成本在100元人民幣左右，如果能降低旋變的解角成本，國內應用旋變編碼器的會越來越多。

磁性編碼器簡圖

從經濟成本來看，磁性編碼器價格優(yōu)勢明顯，單考慮成本因素磁性編碼器無疑是最佳選擇。近幾年，磁性編碼器因實現(xiàn)了磁性芯片技術國產化，上游供應鏈廠商增長較快；加上磁編結構簡單，進入門檻相對較低，入局磁編領域的企業(yè)數(shù)量也大幅增加，磁編市場因此快速發(fā)展，技術逐漸穩(wěn)定。

目前在國產伺服領域，越來越多的企業(yè)更傾向于選擇磁性編碼器以降低伺服系統(tǒng)綜合成本。這對如今競爭激烈的伺服市場來說，可在一定程度上緩解企業(yè)成本壓力。

02可靠性

在許多運動控制應用中，溫度、振動和環(huán)境污染物是編碼器必須應對的重要挑戰(zhàn)，所以編碼器的可靠性不容忽視。從可靠性來看，旋變編碼器水平最高，磁性編碼器次之，增量式光編碼器和絕對值光編碼器則要遜色一些。

旋變編碼器結構圖

旋轉編碼器采用變壓器原理測量角度，具有無觸點、長壽命、高精度、高可靠性、跟蹤速度快、耐高低溫、防水、防塵及耐腐蝕性氣體、耐振動、強電磁干擾等優(yōu)勢。廣泛應用于對可靠性有要求的各種惡劣環(huán)境中。

如果企業(yè)對編碼器的可靠性有極高要求的話，只能選擇旋變編碼器。

03精度

編碼器的精度與運動控制有著密切的聯(lián)系，精度用于衡量正常情況下實際值和設定值之間可重復的平均偏差的量值。因為絕對值編碼器的位置是由數(shù)字碼確定，利用外部記圈器件可對多個位置進行記錄，每個位置具有唯一性，所以絕對值編碼器無需記憶、無需參考點，即可測量360°范圍內的絕對角度，其分辨率和定位精度最高。

絕對值光編碼器

旋變編碼器的細分度由反正切表決定，反正切表做得越細就能實現(xiàn)無限細分。所以，低速狀態(tài)下旋變編碼器的細分度要更好，噪音和抖動比較小，另外定位速度也更快。增量式編碼器的輸出信號與旋轉角度有直接的關系，可用于測量轉角位移和轉速等，但不能確定絕對位置。

增量式光編碼器

綜合來看，絕對值光編碼器精度最高、旋變編碼器精度次之、增量式光編碼器精度中等、磁編碼器精度最低。此外，絕對值光編碼的精度不會因斷電以及其他外部因素干擾而受到影響，其可靠性大幅提高。

如果企業(yè)重視編碼器的精度，絕對值光編碼器無疑是最優(yōu)選項。

綜合以上，可整理如下表格方便整體對比：

作為運動控制整案定制專家，威科達自主研發(fā)的伺服驅動器，可以驅動以上四種編碼器，尤其在旋變編碼器的驅動上，有較深入的研究。威科達0.2-110KW的驅動器可以驅動多級旋變編碼器，實現(xiàn)百米長線驅動，這樣的旋變解角驅動器亦可實現(xiàn)Canopen Ether-cat profinet 總線控制。