德國(guó)kubler編碼器將機(jī)械運(yùn)動(dòng)（如旋轉(zhuǎn)、直線位移）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程，本質(zhì)是通過(guò)物理量（光、磁、電）的變化實(shí)現(xiàn) “機(jī)械運(yùn)動(dòng)→模擬信號(hào)→數(shù)字信號(hào)” 的轉(zhuǎn)換。不同類型的編碼器（如光電、磁電、絕對(duì)式、增量式）原理略有差異，但核心邏輯一致。以下從典型類型的工作原理展開(kāi)詳解：

一、kubler光電編碼器的機(jī)械 - 數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程

1. 機(jī)械結(jié)構(gòu)與物理傳感

核心部件：

碼盤：透明玻璃或金屬圓盤，邊緣刻有等距的透光條紋（透明區(qū)）和不透光條紋（遮光區(qū)），條紋數(shù)量決定精度（如 2000 線 / 圈的碼盤每轉(zhuǎn)輸出 2000 個(gè)脈沖）。

光源與光電器件：碼盤兩側(cè)分別安裝發(fā)光二極管（LED）和光敏晶體管，光源透過(guò)碼盤條紋照射到光敏器件上。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)：

當(dāng)碼盤隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，透光區(qū)與遮光區(qū)交替經(jīng)過(guò)光源，光敏器件接收的光強(qiáng)周期性變化，產(chǎn)生明暗交替的光信號(hào)。

2. 光信號(hào)→電信號(hào)：模擬量轉(zhuǎn)換

光敏晶體管隨光強(qiáng)變化導(dǎo)通或截止，輸出與碼盤旋轉(zhuǎn)同步的模擬電壓信號(hào)（如正弦波或方波雛形）。

典型輸出：A 相、B 相兩路信號(hào)（相位差 90°），用于判斷旋轉(zhuǎn)方向；Z 相（零位信號(hào)），碼盤每轉(zhuǎn)一圈輸出一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)定位。

3. 電信號(hào)→數(shù)字信號(hào)：信號(hào)處理

放大與整形：模擬信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器放大后，通過(guò)施密特觸發(fā)器整形成標(biāo)準(zhǔn)的TTL/HTL 電平方波脈沖（數(shù)字信號(hào) “0” 和 “1”）。

方向判別邏輯：

當(dāng) A 相超前 B 相 90° 時(shí)，判定為正轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器遞增；

當(dāng) B 相超前 A 相 90° 時(shí)，判定為反轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器遞減。

示例：若碼盤有 1000 條條紋，電機(jī)旋轉(zhuǎn) 1 圈，編碼器輸出 1000 個(gè) A 相和 B 相脈沖，控制器通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)速（如 1000 脈沖 / 秒 = 1 圈 / 秒）。

二、kubler磁電編碼器的轉(zhuǎn)換原理

1. 機(jī)械結(jié)構(gòu)與物理傳感

核心部件：

磁鼓：旋轉(zhuǎn)軸上安裝帶有 N/S 極交替排列的永磁體磁鼓（如多極磁環(huán)）。

霍爾元件：固定在磁鼓附近，用于檢測(cè)磁場(chǎng)變化。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為磁信號(hào)：

磁鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾元件附近的磁場(chǎng)方向（N/S 極）周期性變化，觸發(fā)霍爾效應(yīng)。

2. 磁信號(hào)→電信號(hào)：模擬量轉(zhuǎn)換

霍爾元件在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生與磁場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)的模擬電壓信號(hào)（如正弦波），磁場(chǎng)方向變化時(shí)電壓極性翻轉(zhuǎn)。

3. 電信號(hào)→數(shù)字信號(hào)：信號(hào)處理

與光電編碼器類似，模擬電壓經(jīng)放大、整形后轉(zhuǎn)化為方波脈沖。部分磁電編碼器集成差分電路（如 RS422），增強(qiáng)抗干擾能力。

特點(diǎn)：抗振動(dòng)、耐油污（無(wú)光學(xué)部件），但精度略低于光電編碼器（磁鼓磁極數(shù)量限制分辨率）。

三、kubler絕對(duì)式編碼器的位置編碼邏輯

1. 多圈編碼盤與機(jī)械位置映射

編碼盤結(jié)構(gòu)：

絕對(duì)式編碼器的碼盤分為若干同心圓環(huán)（碼道），每圈碼道代表二進(jìn)制數(shù)的一位（如 8 位碼盤有 8 圈碼道），最內(nèi)圈為最高位（MSB），最外圈為低位（LSB）。

每個(gè)碼道上的透光 / 遮光區(qū)域按二進(jìn)制規(guī)則排列（如第 1 圈透光為 “1”，遮光為 “0”），每一個(gè)角度位置對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼（如 8 位碼盤可表示 2^8=256 個(gè)位置）。

示例：當(dāng)碼盤旋轉(zhuǎn)到某一角度時(shí)，各碼道的透光 / 遮光組合形成二進(jìn)制數(shù)（如 10101010），直接表示當(dāng)前絕對(duì)位置。

2. 信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理

每個(gè)碼道對(duì)應(yīng)一個(gè)光敏元件，輸出獨(dú)立的電信號(hào)，經(jīng)處理后組合成并行的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)（如通過(guò)排線輸出 8 位二進(jìn)制碼）。

多圈絕對(duì)式編碼器：通過(guò)機(jī)械齒輪組或電子計(jì)數(shù)方式記錄圈數(shù)，實(shí)現(xiàn) “多圈位置編碼”（如 14 位單圈 + 10 位多圈，總分辨率 24 位 = 16777216 個(gè)位置）。