一片码盘上都有什么：增量道、零位道和绝对码道

码盘上一圈一圈的图形叫码道，各管一件事：增量道数格子，零位道给基准，换向道服务伺服电机，绝对码道直接读出位置，对心圈帮助装配找正。本文逐一认识这些码道，并对比增量式和绝对式码盘的图样。

拿起一片码盘对着光看，会看到一圈圈粗细不同的图形：外圈密密麻麻，里面有几段长弧，有一圈只开了一个小缺口。每一圈叫一个“码道”，各管一件事。认识码道，是看懂码盘图纸的第一步。

增量道：数“走了几格”

增量道是一圈等间距的刻线，码盘的“线数”说的就是它。2500 线的码盘，转一圈产生 2500 个信号周期。

A、B 两路信号来自同一圈增量道：读数头里有两组窗口，彼此错开 1/4 节距，于是得到相差 90° 的两路信号，用来判断方向和做四倍频。

增量道一般放在外圈，原因是节距 p = 2πr ÷ N。线数相同，半径越大，节距越宽。2500 线放在半径 20 mm 处，节距约 50 μm，线宽约 25 μm；挪到半径 10 mm 处，节距只剩约 25 μm，加工和读数都更难。

增量式编码器上电时并不知道自己在哪，只能从当前位置开始数。零位道一圈只开一个窗口，每转给出一个零位脉冲（Z 相），控制器以它为基准回零。

零位窗口的位置要和增量刻线严格对准，这样 Z 脉冲才能和 A、B 信号保持固定的相位关系。

无刷伺服电机上电后，驱动器需要知道转子磁极大致在哪，才能正确通电。换向道就是为此准备的，常见为 U、V、W 三圈。

每圈按电机的极对数分段，三路相差 120° 电角度。以 4 对极电机为例，每路每转变化 4 个周期，三路依次错开 120° ÷ 4 = 30° 机械角，见图1。三路信号组合起来有 6 种状态，每种对应 60° 电角度，足够让电机先转起来，之后再由增量道接管精确换向。

对心圈是一圈与码道同心的细圆环，不产生信号，专门给装配用：在显微镜下转动轴，调整码盘，直到对心圈不再晃动。半径 20 mm 处偏心 5 μm，单读数头就会带来约 52″ 的误差，所以这一步很关键。

此外，码盘上常有批号、方向、刻线面识别等标记，方便追溯和装配。

绝对式码盘把位置直接“写”在码盘上。图1 右边是 6 圈格雷码，每圈代表一位，沿半径读出一组 0 和 1，就知道码盘处在 64 格中的哪一格，每格 360° ÷ 64 = 5.625°。

用格雷码而不用普通二进制，是因为格雷码相邻两格只变一位，读数窗口压在格子边界上时也不会读出离谱的值。最高位在内圈，最细的位放在外圈，同样是因为外圈周长大、图形不至于太细。

位数更高的绝对式码盘，常见做法不是把每一位都做成一圈，而是用编码道（或一圈伪随机码）确定粗位置，再用外圈的细分道产生正余弦信号，在格子内部细分。

两种码盘的图样对比如下：

增量道数格子，零位道给基准，换向道帮电机起步，绝对码道直接给出位置，对心圈和标记服务装配与追溯。看码盘图纸时，先分清每一圈是什么码道，再看它的线数、半径和公差，就不容易看漏。

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