編碼器術語
本頁面系統性收錄並詳盡解釋編碼器領域中常見、重要的技術術語，涵蓋電氣參數、信號輸出、機械結構、通訊協定、環境適應性、精度校準、功能安全、載荷限制等多個維度。適合工程師、系統整合商、研發人員、技術採購以及對編碼器深入了解的使用者長期參考。
編碼器輸出與信號術語
| 術語 | 英文縮寫 | 定義 |
|---|---|---|
| 分辨率 | Resolution | 編碼器單位運動所產生的信號數量，用於衡量測量精度。可用 PPR、CPR、bit、LPI、CPI 等方式表徵 |
| PPR | Pulses Per Revolution | 每圈脈衝數，常見於增量旋轉編碼器，表示一整圈輸出多少個脈衝 |
| CPR | Counts Per Revolution | 每圈計數數，常包含倍頻。例如四倍頻時，CPR = PPR × 4 |
| DPI | Dots Per Inch | 每英吋輸出的「點」數，常用於高分辨率光電掃描與線性測量 |
| CPI | Counts Per Inch | 單位長度內（1英吋）的計數，用於線性編碼器分辨率衡量 |
| LPI | Lines Per Inch | 光柵每英吋的線數，同樣用於線性編碼器或掃描儀分辨率描述 |
| A/B 相 | A/B Channels | 增量編碼器輸出的兩路正交方波信號，A 相與 B 相相差 90°相位，用於區分方向與計數 |
| Z 相 | Zero Pulse / Index | 增量編碼器中每圈僅輸出一次的參考脈衝，用於原點復位 |
| N 通道 | N Channel | 某些品牌中對 Z 相的另一種命名方式 |
| U/V/W | - | 伺服電機換相信號通道，用於電機的電子換相或相位檢測 |
| TTL | Transistor-Transistor Logic | 標準 5V 數位邏輯電平，適合短距離高速脈衝輸出 |
| HTL | High Threshold Logic | 10–30V 電平邏輯，抗干擾能力高，適合工業現場 |
| Open Collector | OC | 開路集電極輸出模式，需外部上拉電阻，電平適配靈活 |
| Push-Pull | - | 推挽輸出，可雙向驅動負載，無需上拉電阻，常見於工業編碼器 |
| Line Driver | LD / RS422 | 差分輸出標準，提高抗干擾能力，可遠距離高速傳輸 |
| 電壓輸出 | Voltage Output | 類比輸出形式（如 0–5V、0–10V 等），適合簡單類比量讀取 |
| 電流輸出 | Current Output | 類比輸出常見為 4–20mA，抗干擾能力較高，適於長距離傳輸 |
| PWM | Pulse Width Modulation | 利用脈衝寬度變化傳遞位置信息或角度信息，一些自訂或特殊需求場合使用 |
| 1Vpp/11µApp | - | 正弦/餘弦類比輸出，光柵或磁柵編碼器常見，用於高精度細分 |
編碼器類型、工作原理與感應方式
| 術語 | 定義 |
|---|---|
| 增量編碼器 | 輸出連續脈衝表示位置增量，需要控制器或計數器累計脈衝來獲得絕對位置 |
| 絕對編碼器 | 每個位置對應唯一編碼值，可斷電記憶位置，適合高可靠或多軸複雜應用 |
| 單圈編碼器 | 僅測量一圈內的位置資訊，不記錄圈數變化 |
| 多圈編碼器 | 內建齒輪、磁性或感應結構記錄圈數，可測量多圈旋轉；分機械式和電子式多圈 |
| 光學編碼器 | 透過光源、光柵及光電接收器實現非接觸測量，分辨率高，精度優 |
| 磁性編碼器 | 利用霍爾或磁阻效應檢測磁場變化，對粉塵、油汙敏感度低，適合惡劣環境 |
| 電容式編碼器 | 基於電容板間電場分佈變化來檢測位移，結構緊湊，適合空間受限的輕量系統 |
| 電感式編碼器 | 利用電磁感應測量角度或位移，抗電磁干擾和高振動能力強 |
| 編碼器套件 | 又稱 Kit Encoder，無外殼模組設計，適合嵌入電機或機器人關節等狹小空間 |
| 拉線編碼器 | 使用鋼絲繩與捲盤機構測量長距離線性位移，應用於升降設備、門禁、起重機等 |
| 旋轉編碼器 | 測量軸的旋轉角度和速度，廣泛應用於電機、旋轉平台、伺服驅動 |
| 線性編碼器 | 測量平移運動的位移，常見於 CNC、三座標測量機、半導體設備 |
| 多通道編碼器 | 同時輸出多種信號（如 A/B/Z + UVW + 串行接口），滿足電機換相、位置檢測、網路通訊等複合需求 |
| 可程式編碼器 | 輸出方式、分辨率、方向等參數可透過軟體或專用器件配置 |
| 編碼格式 | 絕對編碼器輸出的碼制，如 Gray Code、Binary、BCD、Excess Code 等 |
通訊協定與工業介面
| 協定/介面 | 定義 |
|---|---|
| SSI | Synchronous Serial Interface：同步串列通訊，用於絕對編碼器的數據傳輸，結構簡單、抗干擾能力強 |
| BiSS-C | 開放式高速同步串列協定，可全雙工通訊並支援多軸鏈式拓撲，常見於高端絕對編碼器 |
| EnDat | Heidenhain 推出的雙向串列介面，具備校驗功能與高分辨率回饋 |
| CANopen | 基於 CAN 匯流排的開放協定，採用物件字典管理，多節點組網，廣泛用於歐洲工業自動化 |
| Profibus-DP | 現場匯流排標準，鮑率高，支援迴圈數據交換，常用於大型程序控制與離散製造 |
| DeviceNet | Allen-Bradley 提出的 CAN 匯流排協定，側重簡單設備與控制器的互聯 |
| EtherCAT | Beckhoff 推出的即時工業乙太網協定，支援分散式時鐘和多軸同步，適合高速、高精度控制 |
| PROFINET | 西門子主推的工業乙太網標準，整合 IT 技術與即時通訊，適合工廠自動化和過程自動化 |
| IO-Link | 感測器-執行器點對點通訊協定，支援智慧診斷與遠端參數配置 |
| Ethernet/IP | Rockwell 主推的 CIP (Common Industrial Protocol) 家族成員，適用於分散式驅動、現場設備和 SCADA |
| Modbus RTU/TCP | 開放式主從通訊協定，適合可擴充的遠端 I/O 與分散式系統 |
| UART | 通用非同步串列介面（如 RS232/RS485 模式），常見於簡單或低成本編碼器模組 |
| SPI/I²C | 半導體晶片級串列介面，適合微型或低功耗編碼器設計 |
| SERCOS | SErial Real-time COmmunication System，基於光纖或乙太網的即時運動控制協定，常用於數控與高精度伺服 |
安裝結構與機械介面術語
| 術語 | 定義 |
|---|---|
| 實心軸 | 編碼器中心軸為實體圓柱，需外接聯軸器或夾緊裝置傳遞扭矩 |
| 空心軸 | 編碼器為中空軸，可直接插入電機軸，減少耦合環節 |
| 半空心軸 | 一端封閉的中空軸結構，兼顧節省空間與易於安裝 |
| 法蘭安裝 | 透過前法蘭或同步法蘭與設備固定，DIN 標準常見，如圓形或方形法蘭介面 |
| 同步法蘭 | 圓形標準安裝法蘭（Synchro Flange），透過對夾或螺釘固定 |
| 伺服夾緊法蘭 | 帶夾緊槽或定位孔的法蘭，可快速對準並固定在伺服電機或機械系統上 |
| 安裝螺孔距 | 編碼器外殼螺絲孔之間的距離，需要與機械設備安裝面匹配 |
| 安裝深度 | 編碼器軸或空心套管插入的深度，過淺會晃動，過深易損壞 |
| 聯軸器 | 連接實心軸編碼器與電機/機械軸的裝置，常見有撓性聯軸器、波紋管聯軸器、剛性聯軸器等 |
| 徑向/軸向載荷 | 編碼器軸承可承受的徑向或軸向力上限，超限會影響壽命與精度 |
環境適應與可靠性術語
| 術語 | 定義 |
|---|---|
| IP 等級 | IEC 60529 定義的防塵防水等級，如 IP65, IP67, IP68 等，數值越高防護能力越強 |
| 工作溫度 | 在額定精度下可正常工作的環境溫度區間，如 -20°C～+85°C |
| 儲存溫度 | 未通電狀態下的允許儲存溫度範圍 |
| 抗震性 | 編碼器軸承和內部結構能承受的機械振動程度，通常以 g 表示 |
| 抗衝擊 | 短時大加速度/碰撞衝擊承受極限，單位 g |
| EMC | 電磁相容（Electromagnetic Compatibility），包括對電磁干擾的抵抗和自身不產生過量干擾 |
| ESD | 靜電放電抗擾度（Electrostatic Discharge），衡量編碼器對靜電衝擊的敏感度 |
| SIL 等級 | 功能安全等級（Safety Integrity Level），如 SIL2 或 SIL3，用於安全關鍵應用（電梯、機器人、列控等） |
| MTBF | 平均無故障時間（Mean Time Between Failures），反映設備整體可靠性 |
| RoHS / REACH | 有害物質限制指令 / 化學品註冊法規，涉及編碼器材料環保與安全合規 |
精度、誤差與系統校準術語
| 術語 | 定義 |
|---|---|
| 系統精度 | 實際輸出值與真實位置之間的最大偏差，包含編碼器誤差、安裝誤差、控制器誤差等綜合因素 |
| 解析度 | 編碼器可檢測的最小位置變化單位，解析度越高可捕捉更微小的運動 |
| 重複性 | 多次回到相同位置時輸出結果一致性的度量，主要受機械間隙和信號抖動影響 |
| 線性誤差 | 編碼器輸出與位移真實值之間的非線性偏離，通常透過標定或軟體補償來降低 |
| 零位誤差 | Z 相或原點信號與實際機械零點之間的偏移量，可透過機械對中或軟體修正校準 |
| 編碼誤差 | 由碼盤製造、磁極分佈不均、安裝不正等造成的細微誤差 |
| 校準係數 | 用於系統標定或線性補償的參數，幫助提高整體精度 |
| PID 迴授 | 在伺服系統中，編碼器作為閉迴路控制的感測器；系統透過比例、積分、微分調節使運動精確追隨給定目標 |
| Hysteresis | 位置回程誤差，運動方向改變時產生的遲滯，部分增量編碼器或傳動系統會帶來此現象 |
其他常用術語與補充說明
| 術語 | 定義 |
|---|---|
| 格雷碼 (Gray Code) | 一種編碼方式，相鄰兩個碼字僅有一位不同，可減少切換抖動；絕對編碼器常用此編碼 |
| 二進制編碼 (Binary Code) | 絕對編碼器輸出直接以二進制表示位置值，控制器易於解析 |
| BCD 碼 (Binary-Coded Decimal) | 每 4 位二進制表示一位十進位數字，某些老型號絕對編碼器或儀錶使用 |
| Excess Code | 一種偏移碼制，使編碼切換更平滑；部分老式絕對編碼器或客製化系統使用 |
| 多圈齒輪組 | 機械式多圈絕對編碼器內部的減速齒輪，透過記錄齒輪轉數實現圈計數 |
| 電子多圈 | 依靠內部電路或磁記憶技術記錄圈數，無機械齒輪，常見於無刷伺服電機內置式編碼器 |
| UVW 通道 | 一種增量換相信號，用於同步三相電機繞組，常見於伺服電機和 BLDC 驅動 |
| S/N 比 (Signal to Noise Ratio) | 信號與雜訊強度對比，用來評價編碼器輸出的清晰度和穩定性 |
| 最大轉速 | 編碼器可安全運行且保持精度的最高轉速，超出後信號可能失真或軸承磨損加劇 |
| 最大線速度 | 線性編碼器可安全檢測的最高移動速度，超出後增量信號或數據頻寬可能不足 |
| 冗餘編碼器 | 雙感測器或雙通道輸出，用於安全關鍵應用（如 SIL3 系統），在主編碼器失效時備用編碼器接替 |
參考標準與擴充
- IEC 60050-351：工業測量與控制術語
- ISO 13849：機械安全功能標準（安全編碼器常引用）
- IEC 60529：外殼防護等級（IP 等級）定義
- IEC 61800-5-2：變頻驅動系統安全要求，常見於伺服與功能安全編碼器
- CiA 406：CANopen 編碼器設備規範
- IEC 61158：工業現場匯流排協定族定義
- EnDat、BiSS、SERCOS：主要編碼器串列通訊協定文檔
註：術語定義可能因各品牌或行業標準差異略有不同，建議結合具體產品手冊進行二次核實。本頁面將持續更新，以涵蓋更多前沿技術和新興應用場景。歡迎在 Encoder.wiki 交流並貢獻您的補充與修訂！