第一章 緒論
隨著勞動力成本的上升和科學技術的進步，工業生產過程中對智能化自動設備的需求越來越多。主要原因有兩個：一是代替人工勞動力以降低生產成本；二是在一些環境惡劣的工作崗位取代人工勞動力，使人工勞動力能夠從事一些更有體面、更有尊嚴的生產勞動。
對於智能化的現代自動設備來說，需要根據實際的工作狀況來決定下一步的工作內容。因此對於現代機械系統，如機械手、智能車輛、數控機床等都要求具有優良的位置檢測和定位功能。伺服電機就是為滿足這兩項系統要求而設計發展出來的動力執行元件，因此伺服電機在現代機械系統中的應用也越來越廣泛。
所謂編碼器即是將某種物理量轉換為數字格式的裝置，而以一定的編碼方式標識馬達主軸轉過的度數或是所處的角度，這種裝置稱為角度編碼器。伺服電機就是依靠固定在電機轉軸上的角度編碼器來實現電機軸的角位置、角位移、角速度等物理量的檢測功能，是伺服電機的重要構成部份。編碼器可採用電接觸、磁效應、電容效應和光電轉換等機理，形成各種類型的編碼器。編碼器的精度和功能特性對伺服電機的位置準確度、速度穩定性、帶寬、功率損耗、噪音、尺寸等重要特性有決定性的影響。
目前市面上常見的編碼器有光電式和磁電式編碼器兩種，其中光電式編碼器佔市場主導地位，其發展比較早，技術比較成熟，精度比較高。但是光電式編碼器也有許多缺點：玻璃光盤的抗震性能比較差，對塵埃和結露等環境要求比較高，另外玻璃光盤的刻線有一定的物理限制，部品點數比較多，不利於小型化，組裝比較複雜困難，對組裝的環境要求比較高，成本相對的也就比較高。
第二章 早期光學編碼器的工作原理：
早期的機械鼠標內所使用的編碼器是透射式旋轉光電編碼器，其基本零件構成請參見下圖：
在刻度盤（碼盤）的一邊是發光管（光源），另一邊是光電接收管（光檢測器），刻度盤隨著被測軸的轉動使得透過刻度盤縫隙的光束產生間斷，通過光電接收管的接收和電子線路的處理，產生特定電信號的輸出，再經過數字處理可計算出位置和速度信息。簡單的脈衝輸出電路示意圖如下，光電接收管接收到光線導通時，輸出端導通，成為低電平。光電接收管沒有接收到光線斷開時，輸出端不導通，成為高電平。
早期步進馬達的生產技術和驅動技術相對沒有那麼成熟，成本也較高。因此在有刷馬達主軸上加裝了透射式光學角度編碼器做為反饋機制，利用簡單的控制電路，可以大大提高有刷馬達的轉動精度。下圖為某有刷電機主軸上的金屬碼盤：
角度編碼器以旋轉一週（360度）可以提供多少個脈衝（刻度盤上有多少條通過或是遮斷光線的縫隙）稱為編碼器的分辨率（也稱解析分度），或者是直接稱為多少線的編碼器。早期的刻度盤是塑料盤或是金屬盤，由於物理限制，一般所能刻的線數非常少，通常只能刻1000線以下。
為了提高線數，刻度盤開始採用玻璃材質，通過鍍膜技術，在玻璃刻度盤上可以刻出上千或是上萬條刻度線。由於計算機內採用二進制，人們也常用二進制的位數來表示編碼器的分辨率，如2的9次方是512，因此有512條刻線的編碼器稱為9位精度編碼器。2的12次方是4096，有4096條刻線的編碼器就稱為12位精度編碼器。
第三章 磁敏電阻編碼器：
當光學編碼器刻度盤上的刻線逐漸增加時，縫隙變窄，透過縫隙的光量變小，對光電接收管的精度要求就逐漸提高，因此不得不減小刻度盤和光電接收管之間的距離，同時縫隙的間距也越來越小，導致光學編碼器的裝配精度要求就越來越高，同時對防塵的要求也越來越高，對使用環境的要求也比較高。其抗震性和抗惡劣環境的性能就比較差。
物質在磁場中電阻發生變化的現象稱為磁阻效應。磁敏電阻是一種對磁敏感、具有磁阻效應的電阻元件。磁敏電阻通常用銻化銦（InSb）或砷化銦（InAs）等對磁具有敏感性的半導體材料製成。半導體材料的磁阻效應包括物理磁阻效應和幾何磁阻效應，其中物理磁阻效應又稱為磁電阻率效應。
當外加磁場的方向或強度發生變化時，磁敏電阻的阻值相應改變，利用該變化，可精確地測試出磁場的相對位移。例如，在一個長方形半導體InSb片中，沿長度方向有電流通過時，若在垂直於電流片的寬度方向上施加一個磁場，半導體InSb片長度方向上就會發生電阻率增大的現象。
