编码器讲座.pdf

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1、ENCODER徐致晖徐致晖编码器讲座编码器讲座ENCODER旋转位移传感器旋转位移传感器旋转位移传感器旋转编码器旋转位移传感器旋转编码器旋转编码器旋转编码器旋转编码器的定义旋转编码器的定义是利用光电效应原理，将旋转位移转化为电气信号的一种传感器。旋转编码器的组成旋转编码器的组成1.输入轴2.安装法兰3.输出电缆或接插件4.外壳5.码盘6.电子电路ENCODER印刷电路板印刷电路板码盘码盘传感元件传感元件遮光板遮光板LEDLED旋转编码器的工作原理旋转编码器的工作原理旋转编码器的工作原理旋转编码器的工作原理ENCODER旋转编码器的工作原理图旋转编码器的工作原理图旋转编码器的工作原理图旋转编码器

2、的工作原理图LED码 盘码 盘光电传感元件光电传感元件ENCODER编码器结构编码器结构?机械结构特点。机械结构特点。?轴自带轴肩轴自带轴肩?轴承跨度，轴承跨度，?过盈紧配合过盈紧配合?特制骨架式密封特制骨架式密封?锁紧环锁紧环ENCODER光学系统光学系统?光学采集系统光学采集系统?ASIC光学采集技术光学采集技术?光敏二极管采集技术光敏二极管采集技术?光敏三极管技术光敏三极管技术ENCODER电子电路电子电路?输出驱动电路输出驱动电路?应用了技术含量最高的应用了技术含量最高的IC-House的集成驱动器，电压范围宽，容量大，兼容性好，是目前市场上最有竞争力的驱动芯片的集成驱动器，电压范围宽

3、，容量大，兼容性好，是目前市场上最有竞争力的驱动芯片ENCODER旋转编码器的分类旋转编码器的分类旋转编码器的分类旋转编码器的分类-1 1（按输出的性质分）（按输出的性质分）增量型编码器增量型编码器旋转编码器旋转编码器绝对值型编码器绝对值型编码器ENCODER旋转编码器的分类旋转编码器的分类旋转编码器的分类旋转编码器的分类-2 2（按连接方式分）（按连接方式分）轴型编码器轴型编码器旋转编码器旋转编码器轴套型编码器轴套型编码器ENCODER增量型编码器和绝对值型编码器的区别增量型编码器和绝对值型编码器的区别增量型编码器和绝对值型编码器的区别增量型编码器和绝对值型编码器的区别码盘的不同是本质的区别

4、码盘的不同是本质的区别绝对值型码盘绝对值型码盘每一个位置对应是不同的唯一的数值每一个位置对应是不同的唯一的数值增量型码盘增量型码盘每一个位置对应是宽窄相同，间隙相等的光栅每一个位置对应是宽窄相同，间隙相等的光栅具有断电记忆功能具有断电记忆功能不不具有断电记忆功能具有断电记忆功能ENCODER增量型编码器与绝对编码器的应用区别增量型编码器与绝对编码器的应用区别增量型编码器与绝对编码器的应用区别增量型编码器与绝对编码器的应用区别1 2 3 4 5 6 7 8 91 2 3 4 5 6 7 8 9绝对编码器绝对编码器绝对编码器绝对编码器增量编码器增量编码器增量编码器增量编码器ENCODER在工业控制

5、和自动化领域得到广泛的应用。在工业控制和自动化领域得到广泛的应用。编码器应用场合和测量物理量编码器应用场合和测量物理量编码器应用场合和测量物理量编码器应用场合和测量物理量适于测量的物理量：适于测量的物理量：速度、长度、角度、位置速度、长度、角度、位置。ENCODER增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型编码器的输出信号：增量型编码器的输出信号：脉冲；正弦波脉冲；正弦波。增量型编码器的分辨率：增量型编码器的分辨率：脉冲数脉冲数/转；正弦波转；正弦波/转转。增量型编码器一般用来测量的物理量：增量型编码器一般用来测量的物理量：速度；长度速度；长度。增量型编码器的输出电

6、路：增量型编码器的输出电路：推挽；推挽；RS422（线驱动）；（线驱动）；NPN；NPN集电极开路；集电极开路；PNP；PNP集电极开路。集电极开路。参数描述参数描述ENCODER增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器输出波形输出波形单通道单通道相位差输出相位差输出高分辨率四倍频输出高分辨率四倍频输出通道通道A通道通道A通道通道B通道通道A通道通道B4倍频信号倍频信号ENCODER增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器输出波形输出波形相位差输出带零脉冲相位差输出带零脉冲RS422(线驱动）或带反向的推挽线驱动）或带反向的推挽ENCODER增量

7、型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器输出波形图输出波形图具有换向相输出具有换向相输出ENCODER增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器输出波形输出波形正弦波输出正弦波输出ENCODER增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器输出电路示意图输出电路示意图NPN输出输出NPN集电极开路集电极开路ENCODER增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器输出电路示意图输出电路示意图PNP及及PNP集电极开路集电极开路推挽输出推挽输出ENCODER增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编码器增量型旋转编

8、码器输出电路示意图输出电路示意图RS422长线驱动长线驱动ENCODER绝对型编码器绝对型编码器绝对型编码器绝对型编码器每一位站一圈码道(14 位=14 码道)每一位具有一个输出电路工作原理工作原理ENCODER绝对型编码器绝对型编码器?绝对型编码器的输出信号：一组二进制数表示的编码值。?绝对型编码器分辨率：位置数/转；编码值位数。?绝对型编码器一般用来测量的物理量：角度；位置。?绝对型编码器的输出接口电路：并行输出；SSI同步串行输出；总线接口输出。?绝对型编码器的分类：单转；多转。参数描述参数描述ENCODER绝对编码器绝对编码器单转单转主要特点主要特点：能判定一转内的绝对位置-角位移测量

9、-输出：SSI/并行接口/ICO-分辨率：最大14位-经济型-轴和轴套型多转多转主要特点主要特点：能判定最多到4096转内的绝对位置-长度测量和精确确定某段长度内的位置-输出：SSI、并口输出、CANopenProfibus-DP-分辨率：最大 12 x13 位(25 位)-轴型和轴套型绝对编码器的一般优点：在电源掉电或电源故障时能自动记忆该位置类型类型ENCODER带有机械传动装置 码盘的转数由前面码盘的转数和齿轮装置决定 通常多转部分码盘的分辨率是4位(=每个码盘或齿轮16转)多转绝对编码器多转绝对编码器ENCODER带有电子传动装置 在理论上转数不受当前计数器精度的限制通过调整，转数可以

10、到4096转标准 同机械式比较，没有象材料磨损、机械 的缺点 结构简单的轴套型 由于减少了部件和采取最优化尺寸，因此具有很强的抗振性多转电子计数电路多转电子计数电路多转绝对编码器多转绝对编码器多转绝对编码器多转绝对编码器ENCODER绝对编码器的精度绝对编码器的精度假定：假定：具有4位精度的单转绝对编码器计算：计算：每转的位置数=24=16以二进制玛表示：以二进制玛表示：0 0 0 0=00 0 0 1=10 0 1 0=20 0 1 1=3.1 1 0 0=121 1 0 1=131 1 1 0=141 1 1 1=15=第第1转结束转结束0 0 0 0=0=第第2转开始转开始!0 0 0

11、1=1=为了得到绝对编码器当前值，必须从编码器按位读取完整的数据。绝对编码器绝对编码器绝对编码器绝对编码器ENCODER多转绝对编码器多转绝对编码器的典型规格如下：12 x 12 位=24 位=212x 212=4096 位置/转 x 4096 转13 x 12 位=25 位=213x 212=8192 位置/转 x 4096 转单转绝对编码器单转绝对编码器的典型规格如下：10 位=210=1024 位置=360/1024 0,35 精度11 位=211=2048位置=360/2048 0,18 精度12 位=212=4096位置=360/4096 0,09 精度13 位=213=8192位置

12、=360/8192 0,04 精度绝对编码器的精度绝对编码器的精度绝对编码器绝对编码器绝对编码器绝对编码器ENCODER通用编码通用编码Decimal valueBinaryGrayBCD00 0 0 00 0 0 00 0 0 0 0 0 0 010 0 0 10 0 0 10 0 0 0 0 0 0 120 0 1 00 0 1 10 0 0 0 0 0 1 030 0 1 10 0 1 00 0 0 0 0 0 1 140 1 0 00 1 1 00 0 0 0 0 1 0 050 1 0 10 1 1 10 0 0 0 0 1 0 160 1 1 00 1 0 10 0 0 0 0 1

13、 1 070 1 1 10 1 0 00 0 0 0 0 1 1 181 0 0 01 1 0 00 0 0 0 1 0 0 091 0 0 11 1 0 10 0 0 0 1 0 0 1101 0 1 01 1 1 10 0 0 1 0 0 0 0111 0 1 11 1 1 00 0 0 1 0 0 0 1121 1 0 01 0 1 00 0 0 1 0 0 1 0绝对绝对编码器编码器ENCODER数据传输数据传输串行串行数据传输原理数据传输原理D0 D1 D2D3 D4 D5 D6D710000001 信息按位（位串）传输 为了确保发送器和接收器知道何时数据开始发送、何时数据发送结束，

14、必须制定一些规则。绝对绝对编码器编码器ENCODER同步串行数据传输同步串行数据传输SYNCData block 1ETB SYNCData block 2ETB 数据按顺序传送 每一个数据包的开始用同步标志SYNC标记 同步标志SYNC使数据接收与发送同步进行 每一个数据包的结束用数据包传送结束标志ETB标记 同步数据传输的另一个方式是使用分列的数据线和时钟线（见SSI Interface）优点：同异步数据传输方式比较减少重叠SYNC:同步标志位ETB:数据包传送结束标志位绝对绝对编码器编码器ENCODERSSI 接口接口 SSI SSI 在物理上相当于两个在物理上相当于两个RS 422RS

15、 422接口，共需接口，共需 4 4 根线根线-2 2 根时钟线根时钟线(输入到编码器输入到编码器)-2 2 根数据线根数据线(从编码器输出从编码器输出)Z0Z0CLOCKCLOCKDATADATA编码器Evaluation circuitry驱动器驱动器接受器接收器绝对绝对编码器编码器ENCODERSSI 数据传输数据传输 第一个脉冲下降沿指示数据传输开始 接着第 n n 个脉冲的上升沿在数据线上传输第个脉冲的上升沿在数据线上传输第 n n 位数据位数据 传输传输 n n 位数据位需要位数据位需要 n+1 n+1 个时钟的上升沿个时钟的上升沿n*T时钟(+C)nn-1n-2321TMSBLSBt3t1数据(+D)绝对绝对编码器编码器ENCODER范例：范例：SSI 数据传输数据传输假设假设:4位精度的绝对单转编码器,编码值为5.任务任务:请画出时钟线和数据接收图.0101MSBLSB数据(+D)时钟(+C)绝对绝对编码器编码器ENCODER现场总线接口现场总线接口(PROFIBUS-DP/CAN OPEN)?可编程参数：可编程参数：?旋转方向旋转方向,?比例因子比例因子?脉冲数和转数脉冲数和转数,?总分辨率，总分辨率，?预置值预置值,?诊断模式诊断模式,绝对绝对编码器编码器