编码器的选型及技术解答复习课程.docx

编码器的选型及技术解答 一、问：增量旋转编码器选型有哪些注意事项？ 应注意三方面的参数： ． 机械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积；工作环境防护等级 是否满足要求。 ． 分辨率，即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求。 .电气接口，编码器输出方式常见有推拉输出（ F型HTL格式），电压输出（E）,集电极开路（C,常 见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出。其输出方式应和其控制系统的接口电 路相匹配。 二、问：请教如何使用增量编码器？ 1，增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，数目从 6到 5400 或更高，脉冲 数越多，分辨率越高；这是选型的重要依据之一。 2，增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）： A,B和Z，—般采用TTL电平，A脉冲在前， B脉冲在后，A,B脉冲相差90度，每圈发出一个 Z脉冲，可作为参考机械零位。一般利用 A超前B或B 超前 A 进行判向，增量型编码器定义为轴端看编码器顺时针旋转为正转， A 超前 B 为 90°，反之逆时针旋 转为反转 B 超前 A 为 90 °。也有不相同的，要看产品说明。 3，使用 PLC 采集数据，可选用高速计数模块；使用工控机采集数据，可选用高速计数板卡；使用单片机 采集数据，建议选用带光电耦合器的输入端口。 ，建议 B 脉冲做顺向（前向）脉冲， A 脉冲做逆向（后向）脉冲， Z 原点零位脉冲。 5，在电子装置中设立计数栈。 增量型编码器与绝对型编码器的区分：编码器如以信号原理来分，有增量型编码器 ,绝对型编码器。 增 量 型 编 码 器 （旋转型 ）工作原理 :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，可增强稳定信号；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，可通过比较 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 5~10000 线。 信号输出：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。如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。 A.B 两相联接，用于正反 向计数、判断正反向和测速。 A、 B、 Z 三相联接，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，电流对于电缆贡献的电磁场为 0 ，衰减最小，抗干扰最佳，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。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。 增量型编码器的一般应用 :测速，测转动方向，测移动角度、距离 （相对 ）。 增量式旋转编码器原理 增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关 系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。在接合数字电路特别是单片机后，增 量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。 下面对增量 式旋转编码器的内部工作原理（附图） A,B 两点对应两个光敏接受管， A,B 两点间距为 S2 , 角度码盘的 光栅间距分别为 S0 和 S1 。当角度码盘以某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的 S0：S1：S2 比 值与实际图的 S0：S1：S2 比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时，输出波形图中的 S0：S1： S2 比值与实际图的 S0 ：S1 ：S2 比值仍相同。如果角度码盘做变速运动，把它看成为多个运动周期（在下 面定义）的组合，那么每个运动周期中输出波形图中的 S0 ：S1：S2