多年来，光学编码器一直是运动控制应用市场的热门选择。 由LED光源(通常为红外光源)和光电探测器组成，分别位于编码器代码的两侧。
光学式、磁性、静电电容式是工程师可以使用的三种主要编码器技术。 但是，为了判断哪个技术适合zui终应用，需要考虑几个因素。 为协助工程师的选择，概述光学式、磁性、静电电容式3种编码器技术，并概述各技术的利弊权衡。
1光学编码器
多年来，光学编码器一直是运动控制应用市场的热门选择。 由LED光源(通常为红外光源)和光电探测器组成，分别位于编码器代码的两侧。 代码盘由塑料和玻璃制成，上面排列着透光的线和槽。 当码盘旋转时，LED的光路被码盘上间隔排列的线或槽所阻断，生成两个典型的方波a和b的正交脉冲，可以用来决定轴的旋转和速度。

包含索引脉冲的光学编码器的典型的a和b的正交脉冲
光学编码器应用广泛，但存在一些缺点。 在工业应用等灰尘多、脏的环境中，污染物会堆积在码盘上，阻碍LED光透过光学传感器。 由于受污染的编码盘可能会导致方波不连续或完全丢失，因此严重影响光学编码器的可靠性和精度。 LED的寿命有限，zui终会烧毁，从而导致编码器故障。 此外，玻璃和塑料编码盘在振动和极端温度下容易破损，因此光学编码器在恶劣环境用途中的应用范围受到限制。 将其组装到电动机上不仅需要时间，而且污染的风险也很大。 zui后，如果光学编码器的分辨率较高，则会消耗100mA以上的电流，进一步影响其在移动设备和电池供电设备上的应用。
双磁性编码器
磁编码器的结构与光学编码器相似，但利用的不是光束而是磁场。 磁编码器使用磁码盘代替带槽的光电码盘，具有在磁码盘上隔开间隔排列的磁极，在一列霍尔效应传感器或磁阻传感器上旋转。 码盘的任何旋转都会响应这些传感器，产生的信号会被传送到信号调整前端电路，以确定轴的位置。 磁性编码器的耐久性、耐振动性、冲击性优于光学编码器。 此外，遇到灰尘、污垢、油污等污染物时，光学编码器的性能会大幅降低，但磁性编码器不会受到影响，因此zui适合在恶劣环境中使用。 但是，电机(特别是步进电机)产生的电磁噪声对磁编码器产生很大的影响，温度变化会导致位置漂移。 另外，磁性编码器的分辨率和精度相对较低，远远不如光学式和静电容量式编码器。3电容器式编码器
电容式编码器由转子、固定发射器、固定接收器三部分构成。 电容感应使用条纹状或线状的条纹，一个极位于固定元件上，另一个极位于移动元件上，构成可变电容器，被配置为一对接收器/发送器。 转子上被蚀刻了正弦波的条纹，随着电机轴的旋转，该条纹会产生特殊且可预测的信号。 然后，该信号通过编码器的板载ASIC进行转换，计算光轴的位置和旋转方向。

编码器代码的比较
电容式编码器的优点电容式编码器的工作原理与数字游标卡尺相同，因此提供了克服光学编码器和磁性编码器诸多缺点的解决方案。 另外，与光学编码器使用的玻璃编码盘相比，不易受到振动和非常高/低温的影响。 如上所述，电容式编码器的寿命往往比光学编码器长，因为LED不会烧毁。 因此，电容式编码器的封装尺寸变小，分辨率范围整体的电流消耗变小为18mA，适合电池驱动的应用。 电容式技术比磁编码器具有更高的鲁棒性、精度和分辨率，因此后者面临的电磁干扰和电噪声影响较小。 另外，电容式编码器的数字特性在灵活性和可编程性方面也具有重要的优点。 由于光学或磁性编码器的分辨率由编码器代码决定，因此需要其他分辨率时，每次都会使用新的编码器，从而增加设计和制造过程的时间和成本。 但是，由于电容式编码器具有一系列可编程分辨率，因此设计者每次需要新分辨率时都可以省去更换编码器的麻烦，不仅库存减少，而且PID控制电路的微调和系统的优化也变得简单了。 电容式编码器与BLDC电机的换流相关联，可以设定数字对准和索引脉冲。 对于光学编码器来说，这个任务可能是重复的，并且需要时间。 内置的诊断功能允许设计人员进一步访问系统数据，以优化系统或现场进行故障诊断。

电容式、光学式、磁性技术关键性能指标的比较
研究选项
在许多运动控制应用中，温度、振动、环境污染物是编码器须应对的重要课题因素。 实践证明，电容式编码器能够克服这些课题。 与光学或磁性技术相比，它为设计师提供了可靠、准确、灵活的解决方案。 另外，电容式编码器还增加了适用于现代物联网(IoT  )和工业物联网(IIoT  )应用的编程性和诊断功能。

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