編碼器（encoder）
又稱光柵尺, 是將信號或資料進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。
編碼器分為直線式和旋轉式兩類。前者由定尺和滑尺組成，用於直線位移測量；後者由定子和轉子組成，用於角位移測量。
編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，前者成為碼盤，後者稱碼尺．
按照讀出方式的種類
編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式採用電刷輸出，電刷接觸導電區或絕緣區來表示代碼的狀態是"1”還是“0”；
非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，採用光敏元件時以透光區和不透光區來表示代碼的狀態是"1”還是"0”，通過"1”和“0”的二進制編碼來將採集來的實體信號轉換為機器碼可讀取的電信號。
按照工作原理的種類
常用編碼器可分為增量式和絕對式。
增量式( incremental )增量式編碼器是將位移轉換成週期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈衝，用脈衝的個數表示位移的大小。
絕對式( absolute )絕對式的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。
比如，印表機掃描器的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機，它都在找參考零點，然後才工作。這樣的方法對有些工控項目比較麻煩，甚至不允許開機找零（開機後就要知道準確位置），於是就有了絕對編碼器的出現。
增量光電編碼器原理
增量式編碼器是由明暗相開的條紋所構成. 增量編碼器還有一些提高分辨精度方法. 通常增量光柵碼盤有四刻道, 其中兩個是明暗相間的條紋碼, 另外兩個是電源亮度指示碼. 這兩個條紋之間相互錯開,
故此不但給出碼盤運度的角度大小, 而且可以給出碼盤運動方向. 這兩個條紋碼的方波資訊就可以分解為1倍, 2倍或4倍的精細信號以提高分辨本領.
轉載自BEI Sensors
絕對光電編碼器原理
光電編碼器是一種二進制光電位置指示器. 裝置包括光源, 中心有軸的光電碼盤和光電接收器所組成.
光碼盤上有環形通、暗的刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線… 編排，這樣，在編碼器的碼形總是唯一的, 碼形給出每一個長度或角度的位置，通過讀取每道刻線的通、暗，
獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼或格雷瑪( Gray )，這就稱為n位元絕對編碼器.
二進制碼盤
絕對編碼器的優點
1) 絕對編碼器由機械位置決定的每個位置的唯一性，所以它不受停電、干擾的影響, 無需掉電記憶.
2) 無需找參考點，而且不用一直計數，什麼時候需要知道位置，什麼時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、資料的可靠性大大提高了。
由於絕對編碼器在定位方面明顯地優於增量式編碼器，已經越來越多地應用各種工業系統中的角度、長度測量和定位控制。
絕對編碼器的缺點
1) 價錢昂貴, 一般來說同樣分辨精度的增量編碼器要比絕對編碼器便宜得多
2) 需要較複雜的電腦連接, 即是較昂貴
3) 要求較多信號線由望遠鏡編碼器連接至電腦
解析度
編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為解析度，也稱解析分度、或直接稱多少線( tick )，一般在每轉分度5~10000線( 或 step ) 。
解析度又稱位數、脈衝數，對於增量型編碼器而言就是軸旋轉一圈編碼器輸出的脈衝個數；對於絕對型編碼器來說，相當於把一圈360°等分成多少份，例如解析度是256P/R，則等於把一圈360°等分成了256，每旋轉1.4°左右輸出一個碼值。解析度的單位是P/R
編碼器的款式
編碼器有實心軸的, 空心軸的和環狀的.
望遠鏡軸角位置指示製置是用旋轉式的光學編碼器.
伺服電機已裝上編碼器, 而且精度又同齒輪組合而增加, 有可能定位和追蹤精度已達到要求, 開環式系統已足夠.
若果要求極高的指向和跟蹤精度, 任何位置開環控制系統難以實現. 為了提高望遠鏡的指向和跟蹤精度, 現代望遠鏡幾乎無一例外的應用閉環伺服控制系統.一般望遠鏡的反饋控制環有位置控制環,
速度控制和力矩控制環. 其位置信號由編碼器給出, 其速度信號由直流測度發電機給出, 其力矩信號由測量串聯在電機線路中的電阻電壓給出.
直接駁上電機軸的平價增量編碼器衹有1弧秒解像力, 解像力不足. 當然可以駁上一滑輪組放大解像度. 不過當電源關上時, 增量編碼器會”即時失憶”, 當第二個晚上再開電源時, 便要有一設備定出起始位置(home position),
或者重新用一顆星星, 再重設增量編碼器的0位.
所以很多設計者都喜愛絕對編碼器應用於閉環伺服控制系統上.
望遠鏡編碼器的設計:
增量定位是為了精確進蹤星體, 因此要求增量編碼器有較高分辨精度. 編碼器可以安裝於動力馬達轉軸端，分辨精度便得到放大，缺點是運動物體通過減速齒輪後，來回程有齒輪間隙誤差.
望遠鏡絕對定位精度是為了準確尋星和定位, 絕對編碼器可以直接與望遠鏡傳動軸連接, 這時位置指示沒有其他的誤差因素.
各種編碼器都是要進行正確安裝, 才能發揮其分辨精度. 當編碼器和軸連接時, 最重要的就是要避免在編碼器上施加任何力和力矩. 因此編碼器的聯軸器應該在軸向和徑向上強度比較低, 而在圓周方向上強度很高.
1) 接駁電機軸的低解像力編碼器
http://www.wildcard-innovations.com.au/ ... cribe.html
2) 直接駁望遠鏡軸的高解像力編碼器
http://www.renishaw.com.tw/tw/resolute- ... ons--10939
http://www.gpi-encoders.com/
AE16編碼器規格:
AE16 選用相同廠家的編碼器E30A做電機編碼器, 若果精度未如理想的話, 才採用閉環伺服控制系統, 添置昂貴的高解像力Renishaw環形編碼器, 直駁望遠鏡轉動軸去提高精度.
參考資料:
1) 百度百科
2) Mark, Trueblood, Russel Merle Genet, 1997, Telescope Control, Willmann-Bell, Inc., pp348~350 Position Encoder Selection
3) B.V.Barlow, 1975, The Astronomical Telescope, Wykeham, pp118~121 Encoders, synchros, and the computer
4) Dan Gray, 2009, Setup Manual, Sidereal Technology, pp119~120 Gurley Encoder Installation on AP1200 SiTech Conversion
5) 天文望遠鏡原理和設計---程景全著
3.3 望遠鏡的驅動和自動控制 pp112~123
編碼器供應商:
1) Lumicon
http://www.lumicon.com/telescope-access ... ccessories
2) Wildcard innovations
http://www.wildcard-innovations.com.au/ ... cribe.html
3) Gurley
http://www.gpi-encoders.com/
4) Renishshaw
http://www.renishaw.com.tw/tw/resolute- ... ons--10939
5) Pittman
http://www.ametektip.com/index.php?opti ... ogs&id=169
6) Omron 歐姆龍
http://www.omron.com.tw/product.asp?ID=2&LEVEL=1
7) US Digital
http://usdigital.com/products/encoders/ ... y/kit/e8p/
8.) BEI
http://www.beiied.com/encoders/encoder_ ... -type.html
Wongsir
2011-01-01