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1、Baumer electric BU Motion Basic Training 编码器 Baumer electric BU Motion Basic Training 主要内容 什么是编码器 编码器的种类 编码器的主要组成 部分 增量编码器的原理 绝对值编码器的原 理 编码器的机械安装 编码器的应用. 我们能够提供的总 线接口 介绍 Baumer electric BU Motion Basic Training 什么是编码器? 编 码器是一个机 械与电子紧密 结合的精密测 量器件。 它 通过光电原理 或电磁原理将 一个机械的几 何位移量转换 为电子信号（ 电子脉冲信号 或者数据串） 。
2、这 种电子信号通 常需要连接到 控制系统(e.g. PLC、高速计数 模块、变频器 等),控制系统 经过计算便可 以得到测量的 数据，以便进 行下一步工作 。 编 码器一般应用 于机械角度、 速度、位置的 测量。 介绍 Baumer electric BU Motion Basic Training编码器种类 编码器的分类 Baumer electric BU Motion Basic Training光电编码器 光电编码器的基本部件 电气输出 短路保护 反极性保护 放大电路 抗干扰电路等 数据输出 增量/绝对值 机械系统 旋转轴 安装法兰+附件 轴承系统 支架外壳 数据扫描系统 LED光源&
3、光敏电阻/永磁&霍 尔元件 增量码盘/绝对值码盘 数据处理系统 Baumer electric BU Motion Basic Training局限性 磁和光电编码器的区别 光电编码器磁编码器 高分辨率 精度更高 通孔轴套 坚固抗 振动 灰尘 脏 潮湿 成本底 Baumer electric BU Motion Basic Training光电编码器 光电编码器读出原理 发光二极管 光电二极管 输出型号 栅格,虑光镜 码盘 Baumer electric BU Motion Basic Training磁编码器 磁编码器读出原理 永久磁铁用来激发霍 尔传感器 磁铁安装在轴的中心 磁场切割线圈产
4、生电 压 霍尔传感器检测方向 和运动 永磁铁 霍尔传感器 Cross Hall sensor Baumer electric BU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders 绝对值和增量编码器的区别 增量编码器绝对值编码器 传送在一转中每一步的唯一的位 置信息 位置信息一直可用,即使在掉电或 电源出现故障时 一般应用于角度测量及往复运动 一般用来测试速度与方向 也可以用角度测量，但在掉电 或电源出现故障时位置信息丢 失 Baumer electric BU Motion Basic TrainingIncremental Encoders 增量编码器 显示速
5、度与旋转方向 显示角度位置(脉冲 累计) 角度测量时，如果电 源出现故障,所有的位置信息丢失 分辨率通过每转多少 脉冲表示 Baumer electric BU Motion Basic TrainingIncremental Encoders 增量编码器脉冲盘设计图 增量信号可以达到 10000 脉冲/圈 A/ B/ 0通道 反相同道 0脉冲参考信号 编码器码盘的设计: 一般采用以下3种材质 玻璃码盘适宜于高 精度, 镍和塑料码盘适宜于中等精度 Baumer electric BU Motion Basic TrainingIncremental Encoders 通道A 增量编码器输出信号
6、： 单通道信号 编码器码盘只有一圈光栅，编码 器有一对光电扫描系统，输出一 通道脉冲信号，后续设备根据单 位时间检测到的脉冲数及编码器 的分辨率计算出的角速度及线速度 信号输出如图： 可以测试速度 不能测试旋转方向 Baumer electric BU Motion Basic Training 增量编码器输出信号： 双通道信号 编码器码盘有2圈光栅，并且以90度相 位差排列，编码器有2对光电扫描同， 输出2通道脉冲信号，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 信号输出如图： 可以测试速度 可以测试旋转方向 通道A 通道 B Incrementa
7、l Encoders Baumer electric BU Motion Basic Training 通道Z 增量编码器输出信号： 3通道信号 在双通道编码器的基础上增加了 一个零位信号，用于基准点定位 一般测长度使用该信号，测速一 般不使用该信号。 信号输出如图： 可以测试速度 可以测试旋转方向 可以定位 通道A 通道 B Incremental Encoders Baumer electric BU Motion Basic TrainingIncremental Encoders 增量编码器输出信号： 6通道信号 在3通道编码器的基础上将每一通道信号增加一个反向输出，即为6通 道编码器
8、，反向信号的存在主要是为了消除干扰及补偿损耗，以便可以 长距离的传输。 信号输出如图： Baumer electric BU Motion Basic Training Output A Output A Incremental Encoders 黑色为输出信号，红色为电磁干 扰，A-A=2A Baumer electric BU Motion Basic TrainingIncremental Encoders 输出信号电路 (1/2) 适应于: 电磁兼容性环境 长电缆线 (最大到 1000 m) 高的数据速率 (300 kHz) 05V/24V Complementary line-dri
9、ver (TTL) (refer to encoder catalog) Baumer electric BU Motion Basic TrainingIncremental Encoders 输出信号电路 (2/2) 适应于: 直接连接到 PLC (24 V 供电) 最大电缆长度 (最大至 200 m) 高的数据速率 (10 年 出错时有信号输出 Baumer electric BU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders 电池寿命 encoder in operation: - BEST CASE Lithium cell lifetime with
10、 external supply 24h/d, 365d/y, 35C - NORMAL CASE operation with and without external supply (rate 1:1), 35C - WORST CASE encoder without external supply 24h/d, 365 d/y, 35C 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 time year capacity % 2 4 6 810121416 18 20 22 24 900 800 700 600 500 400 300 200 100 1000 capac
11、ity mAh functional line 19 Baumer electric BU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders 机械式和Baumer多圈编码器比较 堡盟的磁性多圈编码器机械式多圈编码器 速度可以达到 10000转速( rpm) 抗冲击可以达到 200 g 靠锂电池的缓冲把数据储存在 EEPROM里 非常适合于动态驱动器 速度只能达到 6000 rpm 抗冲击仅为 100 g 以机械传动的方式储存数据 不适合动态驱动器 Baumer electric BU Motion Basic Training机械 机械接口 盲孔轴套编码器 轴径 1
12、.5 .50,8 mm 外壳直径 24.80 mm 安装附件丰富 轴型编码器 轴径 4.12 mm 外壳直径 24.89 mm 夹紧或者伺服法兰 安装附件丰富 通孔轴套编码器 轴径 1.5 .110 mm 外壳尺寸 58.227 mm 安装附件丰富 Baumer electric BU Motion Basic Training机械 编码器安装 version 1: 外壳固定，使用柔性联轴器 coupling 适配器板 Baumer electric BU Motion Basic Training机械 编码器安装 类型 2: 外壳固定，使用柔性联轴器 伺服法兰 连轴器 Baumer elec
13、tric BU Motion Basic Training 编码器安装 类型 3: 外壳固定，使用柔性联轴器 Baumer electric BU Motion Basic Training机械 编码器安装 类型 3: 外壳可移动, 轴固定，通过销钉力矩安装 螺丝 (盲孔) 力矩销/力矩 弹片 Baumer electric BU Motion Basic Training机械 编码器安装 类型 4: 外壳可移动, 轴固定，通过弹簧力矩安装 Baumer electric BU Motion Basic Training机械 编码器寿命的影响 轴负载 转速 温度 振动 联轴器可以减轻振动，矫正
14、垂直度、同心度不好等问题 垂直度矫正 同心度矫正 lifetime 6000 5000 4000 3000 2000 1000 020406080100120 axial force = 50 N x1000000 rev. Radial force in N Baumer electric BU Motion Basic Training机械 柔性轴套编码器的好处 安装尺寸小 安装灵活 机械零点设定更简便 轴负载小 防止热传导 Baumer electric BU Motion Basic Training Baumer electric BU Motion Basic Training B
15、aumer electric BU Motion Basic Training Baumer electric BU Motion Basic Training Baumer electric BU Motion Basic Training Baumer electric BU Motion Basic Training Baumer electric BU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders 绝对值编码器范围 光电单圈,多圈绝对 值编码器 各种外型尺寸42, 58, mm 轴型编码器BPSV, BMA, BEMV, 通孔型编码器BFG, BOSD,
16、 BOMH, 盲孔型编码器BFF, BOSH, BMG, 磁性单圈,多圈绝对 值编码器 各种外型尺寸30, 40, 42, 58, mm 轴型编码器BMSV 30, BMSK, BMMH, 通孔型编码器- 盲孔型编码器BMSH 40, BMMH, BMSH, Baumer electric BU Motion Basic TrainingEncoder Interfaces 绝对值编码器电气接口 并口 方便:每一位对应一 根线 位数越高,价格越贵 SSI (同步串行接口) 点对点连接 高的数据速率 现场总线系统 Profibus CANopen DeviceNet EtherCAT Baumer electric BU Motion Basic Training光电编码器 客户对光电编码
