光学式、磁性、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zui适合zui终的应用程序，需要考虑几个因素。 为了帮助工程师的选定，华尔圣编码器概述了光学式、磁性、静电容量式三种编码器技术，简述了各种技术的利弊权衡。

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上的热门选择。 由LED光源(通常是红外光源)和光检测器构成，两者分别在编码器编码盘的两侧。 代码盘由塑料或玻璃制成，上面的间隔排列着一系列透光性和不透光性的线或槽。 当代码盘旋转时，LED的光路被在代码盘上隔开间隔排列的线或槽遮断，生成两个典型的方波a和b的正交脉冲，可以用于决定轴的旋转和速度。

光学编码器的典型a和b正交脉冲(包括索引脉冲)

光学编码器被广泛使用，但有一些缺点。 在工业应用等尘埃和污垢较多的环境中，污染物堆积在代码盘上，阻碍LED光透过光学传感器。 受污染的代码盘可能会不连续或完全丢失方波，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终总是烧毁，会导致编码器故障。 另外，玻璃和塑料编码盘容易在振动和ji端温度下破损，因此光学编码器的适用范围受到限制，在恶劣环境下使用。 把它组装到电动机中不仅需要时间，而且污染的风险也很高。 zui后，如果光学编码器的分辨率高，将消耗100mA以上的电流，进一步影响其在移动设备和电池电源设备中的应用。

双磁编码器

磁编码器的结构与光学编码器类似，但利用的是磁场而不是光束。 磁编码器使用磁盘代替带槽的光电编码盘，在磁盘上具有隔开间隔排列的磁极，在霍尔效应传感器或磁阻传感器的列中旋转。 代码盘旋转时，这些传感器响应，生成的信号被传输到信号调整前端电路，决定轴的位置。 磁编码器的优点比光学编码器更耐用、耐振性、耐冲击性。 此外，有灰尘、污垢、油污等污染物时，光学编码器的性能会大幅打折，但磁性编码器不受影响，因此zui适合在恶劣环境下使用。 但是，来自电机(特别是步进电机)的电磁干扰对磁编码器有很大的影响，也会因温度变化而产生位置偏移。 另外，磁编码器的分辨率和精度相对较低，在这一点上远远不如光学电容式编码器。

3静电电容式编码器

电容式编码器主要由转子、固定发射机、固定接收机三部分组成。 静电电容感应使用条纹状或线状的条纹，一极位于固定元件上，另一极位于可动元件上构成可变电容器，作为一对接收机/发送机配置。 转子上蚀刻了正弦波的纹路，随着电机轴的旋转，该纹路产生特殊且可预测的信号。 然后，该信号经过编码器的板载ASIC变换，计算轴的位置和旋转方向。

编码器代码盘的比较

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，因此提供克服光学编码器和磁性编码器很多缺点的解决方案。 另外，与光学编码器中使用的玻璃编码盘相比，不易受到振动和非常高/非常低的温度的影响。 如上所述，电容式编码器由于LED不会烧毁，所以寿命经常比光学式编码器长。 因此，电容式编码器的封装尺寸小，分辨率整体的电流消耗小到18mA，适合电池的供电应用。 由于电容式技术的鲁棒性、精度、分辨率比磁编码器高，所以后者面临的电磁干扰和电噪声对其影响不大。 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。 由于光学编码器或磁性编码器的分辨率由编码器代码盘决定，因此如果需要其他分辨率，则每次都使用新编码器，因此设计和制造过程的时间和成本会增加。 但是，电容式编码器具有一系列可编程分辨率，因此设计师在每次需要新分辨率时都可以省去更换编码器的麻烦，不仅减少库存，还可以简化PID控制电路的微调和系统的优化。 在涉及BLDC电机换流的情况下，电容式编码器允许数字对准和索引脉冲设定，但该任务对光学式编码器来说可能重复，需要时间。 内置的诊断功能使设计师可以进一步访问系统数据，优化系统和现场故障诊断.

电容式、光学式、磁式技术重要性能指标的比较

折衷的选择。

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挑战因素。 事实证明电容式编码器可以克服这些课题。 与光学或磁性技术相比，它为设计师提供了可靠、准确和灵活的解决方案。 另外，电容式编码器增加了适合IoT和IIoT应用的编程性和诊断功能。

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