编码器基础知识(从零开始了解编码器)

编码器基础知识整理                      weenjoy123                     [e-mail]  编码器是通过把机械角度物理量的变化转变成电信号的一种装置；在传感器的分类中，他归属于角位移传感器。 根据编码器的这一特性，编码器主要用于测量转动物体的角位移量，角速度，角加速度，通过编码器把这些物理量转变成电信号输出给控制系统或仪表，控制系统或仪表根据这些量来控制驱动装置。 基本原理构造编码器主要是由码盘(圆光栅、指示光栅)、机体、发光器件、感光器件等部件组成。（1）圆光栅是由涂膜在透明材料或刻画在金属材料上的成放射状的明暗相间的条纹组成的。一个相邻条纹间距称为一个栅节,光栅整周栅节数就是编码器的脉冲数(分辨率)。（2）指示光栅是一片固定不动的,但窗口条纹刻线同圆光栅条纹刻线完全相同的光栅片。（3）机体是装配圆光栅,指示光栅等部件的载体。（4）发光器件一般是红外发光管。（5）感光器件是高频光敏元件;一般有硅光电池和光敏三极管。工作原理由圆光栅和指示光栅组成一对扫描系统,在扫描系统的一侧投射一束红外光,在扫描系统的另一侧的感光器件就可以收到扫描光信号;当圆光栅转动时,感光器件接收到的扫描光信号会发生变化,感光器件可以把光信号转变成电信号并输出给控制系统或仪表。一般编码器的输出信号为两列成90度相位差的Sin信号和Cos信号(这是由指示光栅的窗口条纹刻线保证的);这些信号的周期等于圆光栅转过一个栅节(P)的移动时间,对Sin信号和Cos信号进行放大及整形就可输出方波脉冲信号。编码器的应用场合十分的广泛，在此列举几个简单事例：（1）数控机床对加工工件自动检测就是通过编码器来进行检测的：数控机床刀架的对零校准也是通过编码器来实施的。（2）编码器在PLC上的应用：一般PLC上都有高速信号输入口，编码器可以作为高速信号输入元件，使PLC更加迅速和精准地实施闭环控制。而在变频器上其一般接变频器的PG卡上。（3）编码器用在电梯上，用于测量电梯的升降速度和位置。光电编码器分类 按测量方式分类：旋转编码器和直尺编码器 按编码方式分类：绝对式编码器，增量式编码器和混合式编码器 旋转式编码器分类 接触式编码器（机械原理） 光电式编码器（光电原理）：增量式和绝对式编码器 电磁式编码器（磁力原理）  编码增量可以分辨通道电压出线昀大现。编码度÷增量·选·选·选·选·选绝对测量 码器基础知识整量编码器是工以测量转速，辨率（PPR）：道数（Channe压（VDC）：编线（CONNECT大响应频率：昀大响应频码器精度：测÷每圈脉冲数量式编码器选选择合适的编选择正确的供选择合适的编选择合适的机选择合适的出对式编码器是量过程中的任整理          工业应用中昀长度或位置编码器旋转el）：编码器可编码器供电电TION）：轴向昀大响应频率频率和转速，每测量精度取决数，测量误差选型 编码器脉冲数供电电压范围编码器输出方机械参数（轴出线方式（轴是工业应用中任何位置保持            昀常用的编码置。 转一圈可输出可用输出通道电压，一般供向或径向配2米率是编码器的每圈脉冲数的决与编码器的差不能随编码数（PPR）； 围（5VDC , 11~方式以适合接轴径，外壳直轴/径向电缆，中精确测量角持恒定不变（weenjoy123  器。当轴旋转的脉冲数。道数目，一般供电电压：5V米电缆轴向或的昀大电子处的关系如下：电气度，具体器的旋转不断~30VDC)；收单元； 径，法兰）轴/径向接插度和位移的反不会因外界供           转时编码器产般为：AA/+BVDC, 11～30V或径向配接插处理频率，是昀大响应频体关系如下：断累加。 插件） 反馈部件。当供电系统出现       mzzh1产生脉冲，每BB/+00/ VDC 插件 是每秒钟产生频率＝转速÷：360o电气度当外部机械安现故障引起数[e-mail] 每圈脉冲数的生昀多脉冲数÷60×每圈脉度＝360o机械安装保持不变数据丢失）。   数目 数的体 脉冲数 械角变时，编码单圈多圈绝对· 格· 二· 格· 十格雷两个符发输数在前个字快速快控由于字符出现绝对在一至今位二绝对分辨单圈多圈电压编码出线轴向码制绝对·选码器基础知识整圈编码器可以圈编码器可以对值码制种类格雷码（Gra二进制码（B格雷余码（E十进制码（B雷码是特殊的个数据交替时发生变化，适数据。对于自前后两个数据字符发生变化速读取数据，控制系统容易于格雷码数据符位的转换，现错误数据。对值BCD码 一些特殊情况今仍然存在的二进制码表示对值编码器参辨率 圈绝对值指编圈绝对值指编压（VDC） 码器供电电压线（CONNECT向或径向配2米制：Gray，Bin对值编绝对值选择合适的编整理          以将360o的圆以提供超过一类繁多，主要有ay） Binary） Excess Gray）BCD） 的二进制码。时仅有中间一适合安全高速自然二进制码据交替时同时化这要求控制如果设备运易读出错误数据交替时只有因此格雷码 况下，为了数据的主要原因。十示。参数 编码器旋转一编码器旋转一压，一般供电TION） 米电缆轴向或nary，Excess值编码器选型编码器分辨率            圆周分为N（分一圈的位置测有以下几种： 前后 一个字 速的传 码而言， 时有多 制系统 运转过 数据。 有一个 码不会 据便于转换需十进制码的每一圈可输出的一圈数据串个电电压：5VDC或码制径向配s Gray，BCD型 率（bit)； weenjoy123  分辨率）个位量，并可以做： 需要转化为十每一位都由二数据串个数。数和圈数数据C，11～30VD配接插件            位置，但位置做长距离测量十进制码。便二进制码组成。 据串个数的乘DC（15～30V       mzzh1置数据超过一量。 便于转换是二成，并且每一乘积。 VDC仅适用模[e-mail] 一圈会重复显二进制和十进一位数据都需模拟量）   显示。 进制码要四编码· 选· 选· 选· 选· 选绝对绝对单转大14多转输出绝对•多转12 x13 x•单转10 位11 位12 位13 位数据串行码器基础知识整选择正确的供选择合适得码选择合适的编选择合适的机选择合适的出对编码器类型对编码器的一转主要特点：4位‐经济型‐轴转主要特点：出：SSI、并口对编码器精度转绝对编码器 12 位= 24 位 12 位= 25 位转绝对编码器位= 210 = 102位= 211 = 204位= 212 = 409位= 213 = 819据传输 行数据传输原整理          供电电压范围码制（Gray，编码器输出界机械参数（轴出线方式（轴型 一般优点：在能判定一转轴和轴套型 能判定昀多口输出、CAN度 器的典型规格位= 212 x 212位= 213 x 212器的典型规格24 位置= 348位置= 3696位置= 3692位置= 36原理             围（15~30VDBinary，BC界面以适合接轴径，外壳直轴/径向电缆，在电源掉电或转内的绝对位到4096转内open Profibu格如下： 2 = 4096 位置2 = 8192 位置格如下： 360° / 102460° / 2048 60° / 4096 60° / 8192 weenjoy123  DC , 11~30VDD） 接收单元；直径，法兰），轴/径向接电源故障时能置‐角位移测的绝对位置‐us‐DP ‐分辨率置/转x 4096 置/转x 4096 4 ≈ 0,35°≈ 0,18° 精≈ 0,09° 精≈ 0,04° 精           C）  接插件） 能自动记忆该测量‐输出：SS‐长度测量和率：昀大12 x转 转 精度 精度 精度 精度        mzzh1该位置 SI/并行接口/精确确定某段13 位(25 位[e-mail] /ICO ‐分辨率段长度内的位位) ‐轴型和轴套 ：昀位置‐套型  编码zz同步zzzzzSSI接SSI在‐2根‐2根SSI 码器基础知识整信息按位（为了确保发则。 步串行数据传数据按顺序每一个数据同步标志SY每一个数据分列的数据优点：同异SYNC: 同步ETB: 数据包接口 在物理上相当根时钟线(输入根数据线(从编数据传输 整理          （位串）传输发送器和接收传输 序传送 据包的开始用YNC使数据接据包的结束用据线和时钟线异步数据传输步标志位 包传送结束标当于两个在物入到编码器) 编码器输出)             输 收器知道何时同步标志SYN接收与发送同数据包传送线（见SSI Inte输方式比较减标志位 物理上相当于weenjoy123  数据开始发送NC标记 同步进行 结束标志ETBrface） 少重叠 于两个RS 422R           送、何时数据B标记同步数RS接口，共需       mzzh1据发送结束，数据传输的另需接口，共需[e-mail] 必须制定一另一个方式是需4根线   些规 使用 编码器基础知识整理                      weenjoy123                     [e-mail]   •第一个脉冲下降沿指示数据传输开始 •接着第n个脉冲的上升沿在数据线上传输第n位数据 •传输n位数据位需要n+1个时钟的上升沿  电气安装注意事项 静电干扰和预防 静电干扰可以采用一定的防范措施进行削弱。编码器信号产生后通过屏蔽电缆进行传输并且确保屏蔽层在一端接地。无屏蔽的线缆置适合应用于短距离和无干扰的场合。  电磁干扰和预防 这种情况的影响面比较大，相对而言处理比较困难。通常采用双绞屏蔽电缆，使两个通道同时输出，在输出的同时产生感应电压可以削减外界干扰。 编码器基础知识整理                      weenjoy123                     [e-mail]   接地端的选择 接地端的选择原则是：在电路中接地端必须是唯一的，如果系统中其它元件需要接地，都必须是单独的连接到此唯一的接地端上。  互补接收是抗干扰的有效措施；脉冲信号和它的差补信号被同时输入比较器的输入端，比较器通过放大对两信号进行对比，其间的任何干扰信号都会被过滤掉。 工程布线 值得注意的是：信号在长距离传输中会丢失。 在长距离的传输中电压衰减比较大，不仅输入编码器的电流会衰减，另外会使高电平信号降低，低电平信号增大，这样的结果是使信号超出接收设备的极限要求，显示信号丢失。 编码器和计数器之间的通讯电缆必须远离高压线另外遵循昀短昀直接的布线原则。 机械安装注意事项 编码器轴负载 所有的编码器都装有负载轴承。轴承的寿命取决与编码 器轴上的负载。减小编码器轴上的负载可以确保编码器 的使用寿命，在任何情况下都要保证编码器的轴径向负 载不要超过额定范围。轴径向负载在每个系列编码器中 编码都有实心如果的负联轴空心在大情况轴而可以机械按CE轴，· 编码数控机器电梯数）、制图应用测速或多信号1、A2、R3、S信号码器基础知识整有明确说明。心轴编码器安果编码器轴和负载作用在编轴器可以消除心轴编码器安大部分情况下况下编码器外而旋转，采用以削减机器的械安装保护措E设备制造要联轴器，测码器的主要应控机床及机械器人、自动装梯、纺织机械、橡塑机械。图仪、测角仪用场合速度用常用增多圈）， 号类型： A/B/Z型 RS422差分 SSI（格雷码号有正弦波的整理           安装 和设备轴之间编码器轴上。除轴间偏移量安装 下，编码器都外壳不能和机用弹性支架或的震动。 措施 要求，编码器测量轮和支架应用场合：械附件 装配机、自动械、缝制机械、。 仪、疗养器 雷增量型编码器） 的，有方波的            采用刚性连为了避免产量，消除震动都直接与机器机器刚性连接或定位销连接器安装完成后架等都必须加动生产线。 、包装机械（雷达等。 器，可无限累