旋转编码器.docx

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1、旋转编码器按信号的输出类型分为：电压输出、集电极开路输出、推拉互补输出和长线驱动输出1。旋转编码器形式分类编辑播报有轴型：有轴型又可分为夹紧法兰型、同步法兰型和伺服安装型等。器件图片(2张)轴套型：轴套型又可分为半空型、全空型和大口径型等。以编码器工作原理可分为：光电式、磁电式和触点电刷式。按码盘的刻孔方式不同分类编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因而它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间经过无关。旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计

2、数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲经过中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只要错误的结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。比方，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。这样的方法对有些工控项目比拟费事，甚至

3、不允许开机找零开机后就要知道准确位置，于是就有了绝对编码器的出现。绝对型旋转光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。绝对编码器光码盘上有很多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码格雷码，这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。旋转编码器/增量或绝对值编码器/拉线编码器(16张)绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而

4、且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来众多不便和降低可靠性，因而，绝对编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或总线型输出，德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI同步串行输出2。旋转编码器工作原理编辑播报由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组

5、合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差相对于一个周波为360度，将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可加强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相相差90度，可通过比拟A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。分辨率编码器以每旋转360度提供多少的通或暗

6、刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度510000线3旋转编码器特点编辑播报旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器。旋转编码器信号输出编辑播报信号输出有正弦波电流或电压,方波TTL、HTL,集电极开路PNP、NPN,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动对称A,A-;B,B-;Z,Z-,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。信号连接编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。如单相连接，用于单方向计数，单方向测速。A.B两相连接，用于正反向计数、判定正反向和测

7、速。A、B、Z三相连接，用于带参考位修正的位置测量。A、A-，B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，在后续的差分输入电路中，将共模噪声抑制，只取有用的差模信号，因而其抗干扰能力强，可传输较远的距离。对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。旋转编码器由精细器件构成，故当遭到较大的冲击时，可能会损坏内部功能，使用上应充分注意。旋转编码器注意事项编辑播报安装安装时不要给轴施加直接的冲击。编码器轴与机器的连接，应使用柔性连接器。在轴上装连接器时，不要硬压入。即便使用连接器，因安装不良，也有可能给轴加上比允许负荷还大的负荷，或造成拨芯现象，因而，要十分注意。轴承寿命

8、与使用条件有关，受轴承荷重的影响十分大。如轴承负荷比规定荷重小，可大大延长轴承寿命。不要将旋转编码器进行拆解，这样做将有损防油和防滴性能。防滴型产品不宜长期浸在水、油中，外表有水、油时应擦拭干净。振动加在旋转编码器上的振动，往往会成为误脉冲发生的原因。因而，应对设置场所、安装场所加以注意。每转发生的脉冲数越多，旋转槽圆盘的槽孔间隔越窄，越易遭到振动的影响。在低速旋转或停止时，加在轴或本体上的振动使旋转槽圆盘抖动，可能会发生误脉冲。关于配线和连接误配线，可能会损坏内部回路，故在配线时应充分注意：配线应在电源OFF状态下进行，电源接通时，若输出线接触电源，则有时会损坏输出回路。若配线错误，则有时会

9、损坏内部回路，所以配线时应充分注意电源的极性等。若和高压线、动力线并行配线，则有时会遭到感应造成误动作成损坏，所以要分离开另行配线。延长电线时，应在10m下面。并且由于电线的分布容量，波形的上升、下降时间会较长，有问题时，采用施密特回路等对波形进行整形。为了避免感应噪声等，要尽量用最短距离配线。向集成电路输入时，十分需要注意。电线延长时，因导体电阻及线间电容的影响，波形的上升、下降时间加长，容易产生信号间的干扰串音，因而应用电阻小、线间电容低的电线双绞线、屏蔽线。对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米1。旋转编码器原理特点编辑播报旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位

10、移传感器。增量式增量式编码器轴旋转时，有相应的相位输出。其旋转方向的判别和脉冲数量的增减，需借助后部的判向电路和计数器来实现。其计数起点可任意设定，并可实现多圈的无限累加和测量。还能够把每转发出一个脉冲的Z信号，作为参考机械零位。当脉冲已固定，而需要提高分辨率时，可利用带90度相位差A，B的两路信号，对原脉冲数进行倍频。绝对值绝对值编码器轴旋转器时，有与位置逐一对应的代码二进制，BCD码等输出，从代码大小的变更即可判别正反方向和位移所处的位置，而无需判向电路。它有一个绝对零位代码，当停电或关机后再开机重新测量时，仍可准确地读出停电或关机位置地代码，并准确地找到零位代码。一般情况下绝对值编码器的

11、测量范围为0360度，但特殊型号可以实现多圈测量。正弦波正弦波编码器也属于增量式编码器，主要的区别在于输出信号是正弦波模拟量信号，而不是数字量信号。它的出现主要是为了知足电气领域的需要用作电动机的反应检测元件。在与其它系统相比的基础上，人们需要提高动态特性时能够采用这种编码器。为了保证良好的电机控制性能，编码器的反应信号必须能够提供大量的脉冲，尤其是在转速很低的时候，采用传统的增量式编码器产生大量的脉冲，从很多方面来看都有问题，当电机高速旋转6000rpm时，传输和处理数字信号是困难的。在这种情况下，处理给伺服电机的信号所需带宽例如编码器每转脉冲为10000将很容易地超过MHz门限；而另一方面

12、采用模拟信号大大减少了上述费事，并有能力模拟编码器的大量脉冲。这要感谢正弦和余弦信号的内插法，它为旋转角度提供了计算方法。这种方法能够获得基本正弦的高倍增加，例如可从每转1024个正弦波编码器中，获得每转超过1000，000个脉冲。接受此信号所需的带宽只要稍许大于100KHz即已足够。内插倍频需由二次系统完成1。旋转编码器输出信号编辑播报信号序列一般编码器输出信号除A、B两相A、B两通道的信号序列相位差为90度外，每转一圈还输出一个零位脉冲Z。当主轴以顺时针方向旋转时，按图1输出脉冲，A通道信号位于B通道之前；当主轴逆时针旋转时，A通道信号则位于B通道之后。进而由此判定主轴是正转还是反转。正弦

13、输出编码器输出的差分信号如图2所示：零位信号编码器每旋转一周发一个脉冲，称之为零位脉冲或标识脉冲，零位脉冲用于决定零位置或标识位置。要准确测量零位脉冲，不管旋转方向，零位脉冲均被作为两个通道的高位组合输出。由于通道之间的相位差的存在，零位脉冲仅为脉冲长度的一半。预警信号有的编码器还有报警信号输出，能够对电源故障，发光二极管故障进行报警，以便用户及时更换编码器。NPN/PNP开路集电极输出NPN/PNPOpenCollector)图3NPN开路集电极输出最基本的输出方式，抗干扰能力差，输出有效距离短。在旋转编码器中用于增量型编码器输出，现已较少使用。传输介质：所有导线，光纤，无线电高频特性：佳图

14、3为NPN开路集电集输出。线驱动TTL/RS422对称的正负信号输出，抗干扰能力强，最大传输距离1000m.传输介质：双绞线高频特性：佳在旋转编码器乃至现今工业控制系统作为电气连接接口使用非常普遍。推挽输出Push-Pull)组合了PNP和NPN两种输出，对称的正负信号输出，能够方便地驳接单端接收，抗干扰能力强，差分接收；最大传输距离100m。传输介质：双绞线差分接收；所有导线，光纤，无线电单端接收。高频特性：好其它其它的接口方式还有RS232C，RS485以及绝对编码器常用的SSI，各种现场总道路如Profibus,Devicenet,CANopen等1。旋转编码器常用术语编辑播报输出脉冲数

15、/转旋转编码器转一圈所输出的脉冲数发，对于光学式旋转编码器，通常与旋转编码器内部的光栅的槽数一样可以在电路上使输出脉冲数增加到槽数的2倍4倍。分辨率分辨率表示旋转编码器的主轴旋转一周，读出位置数据的最大等分数。绝对值型不以脉冲形式输出，而以代码形式表示当前主轴位置角度。与增量型不同，相当于增量型的“输出脉冲/转。光栅光学式旋转编码器，其光栅有金属和玻璃两种。如是金属制的，开有通光孔槽；如是玻璃制的，是在玻璃外表涂了一层遮光膜，在此上面没有透明线条槽。槽数少的场合，可在金属圆盘上用冲床加工或腐蚀法开槽。在耐冲击型编码器上使用了金属的光栅，它与金属制的光栅相比不耐冲击，因而在使用上请注意，不要将冲

16、击直接施加于编码器上。最大响应频率是在1秒内能响应的最大脉冲数例：最大响应频率为2KHz，即1秒内可响应2000个脉冲公式如下：最大响应转速rpm/60脉冲数/转=输出频率Hz最大响应转速是可响应的最高转速，在此转速下发生的脉冲可响应公式如下：最大响应频率Hz/脉冲数/转60=轴的转速rpm输出波形输出脉冲信号的波形。输出信号相位差二相输出时，二个输出脉冲波形的相对的的时间差。输出电压指输出脉冲的电压。输出电压会因输出电流的变化而有所变化。各系列的输出电压请参照输出电流特性图起动转矩使处于静止状态的编码器轴旋转必要的力矩。一般情况下运转中的力矩要比起动力矩小。轴允许负荷表示可加在轴上的最大负荷

17、，有径向和轴向负荷两种。径向负荷对于轴来讲，是垂直方向的，受力与偏心偏角等有关；轴向负荷对轴来讲，是水平方向的，受力与推拉轴的力有关。这两个力的大小影响轴的机械寿命轴惯性力矩该值表示旋转轴的惯量和对转速变化的阻力转速该速度指示编码器的机械载荷限制。假如超出该限制，将对轴承使用寿命产生负面影响，另外信号可以能中断。格雷码格雷码是高级数据，由于是单元距离和循环码，所以很安全。每步只要一位变化。数据处理时，格雷码须转化成二进制码。工作电流指通道允许的负载电流。工作温度参数表中提到的数据和公差，在此温度范围内是保证的。假如稍高或稍低，编码器不会损坏。当恢复工作温度又能到达技术规范工作电压编码器的供电电

18、压1旋转编码器安装事项编辑播报要避免与编码器刚性连接，应采用板弹簧。安装时编码器应轻轻推入被套轴，严禁用锤敲击，以免损坏轴系和码盘。长期使用时，请检查板弹簧相对编码器能否松动；固定倍恩编码器的螺钉能否松动。实心轴编码器编码器轴与用户端输出轴之间采用弹性软连接，以避免因用户轴的串动、跳动而造成BEN编码器轴系和码盘的损坏。安装时请注意允许的轴负载。应保证编码器轴与用户输出轴的不同轴度0.20mm，与轴线的偏角1.5。安装时严禁敲击和摔打碰撞，以免损坏轴系和码盘。电器方面接地线应尽量粗，一般应大于3。编码器的信号线不要接到直流电源上或沟通电流上，以免损坏输出电路。编码器的输出线相互不要搭接，以免损

19、坏BEN编码器输出电路。与编码器相连的电机等设备，应接地良好，不要有静电。开机前，应仔细检查，产品讲明书与BEN编码器型号能否相符，接线能否正确。配线时应采用屏蔽电缆。长距离传输时，应考虑信号衰减因素，选用输出阻抗低，抗干扰能力强的输出方式。避免在强电磁波环境中使用。环境方面编码器是精细仪器，使用时要注意周围有无振源及干扰源。请注意环境温度、湿度能否在仪器使用要求范围之内。不是防漏构造的编码器不要溅上水、油等，必要时要加上防护罩绝对是相对于增量而言的，顾名思义，所谓绝对就是编码器的输出信号在一周或多周运转的经过中，其每一位置和角度所对应的输出编码值都是唯一对应的，如此，便具备掉电记忆之功能也。

20、绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了2。旋转编码器应用编辑播报本系统采用相对计数方式进行位置测量。运行前通过编程方式将各信号，如换速点位置、平层点位置、制动停车点位置等所对应的脉冲数，分别存入相应的内存单元，在电梯运行经过中，通过旋转编码器检测、软件实时计算下面信号:电梯所在层楼位置、换速点位置、平层点位置，进而进行楼层计数、发出换速信号和平层信号。电梯运行中位移的计算如下:H=SI式中S:脉冲当量I:累计脉冲数H:电梯位移S=D/PD:曳引轮直径:PG卡的分频比:减速器的减速比P:旋转编码器每转对应的脉冲数本系统中=1/32D=580mmNed=1450r/minP=1024=1/18代入S=D/P得S=1.00mm/脉冲设楼层的高度为4m，则各楼层平层点的脉冲数为:1楼为0;2楼为4000;3楼为8000;4楼为12000。设换速点距楼层为1.6米，则各楼层换速点的脉冲数为:上升:1楼至2楼为2400，2楼至3楼为6400，3楼至4楼为10400;下降:4楼至3楼为9600，3楼至2楼为5600，2楼至1楼为16001。咟喥咟萪