旋转编码器工作方式图解.pdf

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1、1可实现多圈无限累加和测量。编码器轴转动一圈会输出固定的脉冲数，脉冲数由编码器码盘上面的光栅的线数所决定，编码器以每旋转 360 度提供多少通或暗的刻线称为分辨率，也称解析分度、或称作多少线，一般在每转 510000 线，当需要提高分辩率时，可利用 90 度相位差的 A、B 两路信号进行倍频或者更换高分辩率编码器。增量型编码器精度取决于机械和电气的因素，这些因素有：光栅分度误差、光盘偏心、轴承偏心、电子读数装置引入的误差以及光学部分的不精确性，误差存在于任何编码器中。编码器的信号输出有正弦波（电流或电压）、方波（TTL、HTL）等多种形式。并且都可以用差分驱动方式，含有对称的 A+/A-、B+

2、/B-、Z+/Z-三相信号，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为 0，信号稳定衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离，例如：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。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。用正弦或余弦信号分的增量编码器输出信号如下图所示：用正弦或余弦信号分的增量编码器输出信号如下图所示：用用 TTLTTL 与与 HTLHTL 信号的增量编码器输出信号如下图所示：信号的增量编码器输出信号如下图所示：罗克韦尔的 MPL 系列伺服电机编码器输出采用的是德国 Sick STEGMANN的 Hiperfa

3、ce 协议，例如：AB MPL-B640F-MJ24AA 伺服电机的编码器是 Sick 的SRM50-HFA0-K01 增量式编码器，信号输出采用正弦波形式（SIN+/SIN-、COS+/COS-），而 Z 相变为 Hiper 数据通道（DATA+/DATA-）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。单相联接，用于单方向计数，单方向测速。A、B 两相联接，用于计数和测速、判断正反向。A、B、Z 三相联接，用于带参考位修正的位置测量。增量式编码器的优点是构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适

4、合于长距离传输。其缺点是大角度有累积误差，并且无法输出轴的绝对位置信息，比如断电后发生了人为转动，再上电后就无法得到它的绝对位置信息，因为它不会跟踪任何由编码器输出的增量变化，所以开机后要进行找零或参考位，必须进行返回初始位置操作。二：绝对式旋转编码器工作原理二：绝对式旋转编码器工作原理绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，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。其分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数（

5、n-1）。与增量式编码器不同，绝对式编码器不会输出脉冲，而是输出数字信号以指示编码器位置，并以此位置作为绝对坐标系中的静态参照点，因为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，电源切除后位置信息也不会丢失，什么时候需要知道位置就什么时候去读取它的位置，重新启动后系统可立即恢复运动，无需返回初始位置。消除了累计误差。单圈绝对值编码器：以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过 360 度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围 360 度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。如果要测量旋转超过 360 度范围，

6、就要用到多圈绝对值编码器2多圈绝对值编码器：运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不用费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，从而大大简化了安装调试的难度。三：应用中问题分析及改进措施三：应用中问题分析及改进措施（一）应用中问题分析1发射装置或接受装置因机械震动等原因而引起的移位或偏移，导致接收装置不能可

7、靠的接收到光信号，而不能产生电信号。例如；光电编码器直接用螺栓固定在电机外壳上，光电编码器的轴通过较硬的弹簧片和电机转轴相连接，因电机所带负载是冲击性负载，会引起电机转轴和外壳的振动。这样的振动速度会损坏光电编码器的内部功能，造成误发脉冲，从而导致控制系统不稳定或误动作。2光电检测装置安装在生产现场，受生产现场环境因素影响。如安装部位温度高、湿度大，导致光电检测装置内部的电子元件特性改变或损坏。例如光电检测装置安装的位置过于靠近高温物体而导致光电检测装置误发出信号或损坏，而引发生产或人身事故。3生产现场的各种电磁干扰源对光电检测装置产生的干扰，导致光电检测装置输出波形发生畸变失真，使系统误动或

8、引发生产事故。例如；光电检测装置安装在生产设备本体，其信号经电缆传输至控制系统的距离一般在 20m100m，传输电缆虽然一般都选用多芯屏蔽电缆，但由于电缆的导线电阻及线间电容的影响再加上和其他电缆同在一起敷设，极易受到各种电磁干扰的影响，因此引起波形失真，从而使反馈到调速系统的信号与实际值的偏差，而导致系统精度下降。（二）改进措施1改变光电编码器的安装方式。在电机的基础上制作一固定支架来独立安装光电编码器，光电编码器轴与电动机轴中心必须处于同一水平高度，两轴采用软橡胶或尼龙软管相连接，以减轻电动机冲击负载对光电编码器的机械冲击。2合理选择光电检测装置输出信号传输介质，采用双绞屏蔽电缆取代普通屏蔽电缆。双绞屏蔽电缆具有两个重要的技术特性，一是对电缆受到的电磁干扰具有较强的防护能力，因为空间电磁场在线上产生的干扰电流可以互相抵消。另一个技术特点是互绞后两线间距很小，两线对干扰线路的距离基本相等，两线对屏蔽网的分布电容也基本相同，这对抑制共模干扰效果更加明显。3