【2017年整理】旋转编码器是用来测量转速的装置

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1、旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组 A/B 相位差 90 度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。编 码 器 如 以 信 号 原 理 来 分 可 分 为 增 量 脉 冲 编 码 器 :SPC 绝 对 脉 冲 编 码 器 :APC 两 者 一 般 都 应 用 于 速 度 控 制 或 位 置 控 制 系 统 的

2、检 测 元 件 . 增 量 型 编 码 器 与 绝 对 型 编 码 器 的 区 分 按 照 工 作 原 理 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 此 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 过 程 无 关 。 旋 转 增

3、 量 式 编 码 器 以 转 动 时 输 出 脉 冲 ， 通 过 计 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 过 程 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 有 错 误 的 生 产 结 果 出 现 后 才 能 知

4、 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 如 ， 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

5、方 法 对 有 些 工 控 项 目 比 较 麻 烦 ， 甚 至 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 许 多 道 刻 线 ， 每 道 刻 线 依 次 以 2 线 、 4 线 、 8 线 、16 线 。

6、 。 。 。 。 。 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 。 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 且 不 用 一 直 计

7、 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

8、 数 多 ， 由 此 带 来 诸 多 不 便 和 降 低 可 靠 性 ， 因 此 ， 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 ） 。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 （

9、 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

10、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

11、度 510000 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

12、 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 ， 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 此 其 抗 干 扰 能 力强 ， 可

13、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 密 器 件 构 成 ， 故 当 受 到 较 大 的 冲 击 时 ， 可 能 会 损 坏内 部 功 能 ， 使 用 上 应 充 分 注 意 。注 意 事 项1） 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 使 使 用 连 接 器 ， 因 安 装 不 良

14、 ， 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 此 ， 要 特 别 注 意 。 轴 承 寿 命 与 使 用 条 件 有 关 ， 受 轴 承 荷 重 的 影 响 特 别 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 ， 表 面 有 水 、 油 时 应 擦 拭 干 净 。 （ 2） 振 动 加 在 旋 转 编 码 器 上

15、 的 振 动 ， 往 往 会 成 为 误 脉 冲 发 生 的 原 因 。 因 此 ， 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 受 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 。 （ 3） 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

16、 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 损 坏 内 部 回 路 ， 所 以 配 线 时 应 充 分 注 意 电 源的 极 性 等 。 3 若 和 高 压 线 、 动 力 线 并 行 配 线 ， 则 有 时 会 受 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 以 下 。 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 ，特 别 需 要 注 意 。 6 电 线 延 长 时 ， 因 导 体 电 阻 及