庫(kù)伯勒編碼器 庫(kù)伯勒編碼器,、按碼盤的刻孔方式不同分類

（1）增量型：就是每轉(zhuǎn)過(guò)單位的角度就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)(也有發(fā)正余弦信號(hào)，

編碼器（圖1）

然后對(duì)其進(jìn)行細(xì)分,，斬波出頻率更高的脈沖),，通常為A相、B相,、Z相輸出,，A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出,，根據(jù)延遲關(guān)系可以區(qū)別正反轉(zhuǎn),，而且通過(guò)取A相、B相的上升和下降沿可以進(jìn)行2或4倍頻,；Z相為單圈脈沖,，即每圈發(fā)出一個(gè)脈沖。

（2）值型：就是對(duì)應(yīng)一圈，每個(gè)基準(zhǔn)的角度發(fā)出一個(gè)與該角度對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的數(shù)值,，通過(guò)外部記圈器件可以進(jìn)行多個(gè)位置的記錄和測(cè)量,。

2、按信號(hào)的輸出類型分為：電壓輸出,、集電極開路輸出,、推拉互補(bǔ)輸出和長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)輸出。

3,、以編碼器機(jī)械安裝形式分類

（1）有軸型：有軸型又可分為夾緊法蘭型,、同步法蘭型和伺服安裝型等。 [2] 

（2）軸套型：軸套型又可分為半空型,、全空型和大口徑型等,。

4、以編碼器工作原理可分為：光電式,、磁電式和觸點(diǎn)電刷式,。

常見故障

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1、編碼器本身故障：是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障,，

編碼器（圖2）

導(dǎo)致其不能產(chǎn)生和輸出正確的波形,。這種情況下需更換編碼器或維修其內(nèi)部器件。

2,、編碼器連接電纜故障：這種故障出現(xiàn)的幾率 高,，維修中經(jīng)常遇到，應(yīng)是優(yōu)先考慮的因素,。通常為編碼器電纜斷路,、短路或接觸不良，這時(shí)需更換電纜或接頭,。還應(yīng)特別注意是否是由于電纜固定不緊,，造成松動(dòng)引起開焊或斷路，這時(shí)需卡緊電纜,。

3,、編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過(guò)低， 通常不能低于4.75V,，造成過(guò)低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗,，這時(shí)需檢修電源或更換電纜。

4,、式編碼器電池電壓下降：這種故障通常有含義明確的報(bào)警,，

編碼器（圖3）

這時(shí)需更換電池，如果參考點(diǎn)位置記憶丟失,，還須執(zhí)行重回參考點(diǎn)操作,。

5,、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落：這會(huì)引入干擾信號(hào)，使波形不穩(wěn)定,，影響通信的準(zhǔn)確性,，必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。

6,、編碼器安裝松動(dòng)：這種故障會(huì)影響位置控制 精度,，造成停止和移動(dòng)中位置偏差量超差，甚至剛一開機(jī)即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過(guò)載報(bào)警,，請(qǐng)?zhí)貏e注意,。

7、光柵污染 這會(huì)使信號(hào)輸出幅度下降,，必須用脫脂棉沾*輕輕擦除油污,。

安裝使用

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型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝使用：

型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝有高速端安裝、低速端安裝,、

編碼器（圖4）

輔助機(jī)械裝置安裝等多種形式,。

高速端安裝：安裝于動(dòng)力馬達(dá)轉(zhuǎn)軸端（或齒輪連接），此方法優(yōu)點(diǎn)是分辨率高,，由于多圈編碼器有4096圈,，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)在此量程范圍內(nèi)，可充分用足量程而提高分辨率,，缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)物體通過(guò)減速齒輪后,，來(lái)回程有齒輪間隙誤差，一般用于單向高精度控制定位,，例如軋鋼的輥縫控制,。另外編碼器直接安裝于高速端，馬達(dá)抖動(dòng)須較小,，不然易損壞編碼器。

低速端安裝：安裝于減速齒輪后,，如卷?yè)P(yáng)鋼絲繩卷筒的軸端或后一節(jié)減速齒輪軸端,，此方法已無(wú)齒輪來(lái)回程間隙，測(cè)量較直接,，精度較高,，此方法一般測(cè)量長(zhǎng)距離定位，例如各種提升設(shè)備,，送料小車定位等,。 [3] 

輔助機(jī)械安裝：

常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶,、摩擦轉(zhuǎn)輪,、收繩機(jī)械等,。

接線方法

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旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置，它將被測(cè)的角位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（高速脈沖信號(hào)）,。
　　編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分,，有增量型編碼器，型編碼器,。
　　我們通常用的是增量型編碼器,，可將旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖信號(hào)直接輸入給PLC，利用PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)其脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),，以獲得測(cè)量結(jié)果,。不同型號(hào)的旋轉(zhuǎn)編碼器，其輸出脈沖的相數(shù)也不同,，有的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A,、B、Z三相脈沖,，有的只有A,、B相兩相，簡(jiǎn)單的只有A相,。
　　編碼器有5條引線,，其中3條是脈沖輸出線，1條是COM端線,，1條是電源線（OC門輸出型）,。編碼器的電源可以是外接電源，也可直接使用PLC的DC24V電源,。電源“-”端要與編碼器的COM端連接,，“+ ”與編碼器的電源端連接。編碼器的COM端與PLC輸入COM端連接,，A,、B、Z兩相脈沖輸出線直接與PLC的輸入端連接,，A,、B為相差90度的脈沖，Z相信號(hào)在編碼器旋轉(zhuǎn)一圈只有一個(gè)脈沖,，通常用來(lái)做零點(diǎn)的依據(jù),，連接時(shí)要注意PLC輸入的響應(yīng)時(shí)間。旋轉(zhuǎn)編碼器還有一條屏蔽線,，使用時(shí)要將屏蔽線接地,，提高抗干擾性。
　　編碼器-----------PLC
　　A-----------------X0
　　B-----------------X1
　　Z------------------X2
　　+24V------------+24V
　　COM------------- -24V-----------COM

工作原理

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由一個(gè)中心有軸的光電碼盤,，其上有環(huán)形通,、暗的刻線,，

編碼器（圖5）

有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號(hào)組合成A,、B,、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度）,，將C,、D信號(hào)反向，疊加在A,、B兩相上,，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位,。

由于A,、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前,，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位,。編碼器碼盤的材料有玻璃,、金屬、塑料,，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線,，其熱穩(wěn)定性好，精度高,，金屬碼盤直接以通和不通刻線,，不易碎，但由于金屬有一定的厚度,，精度就有限制,，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的,，其成本低,，但精度、熱穩(wěn)定性,、壽命均要差一些。

分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率,，也稱解析分度,、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線,。

主要作用

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它是一種將旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字脈沖信號(hào)的旋轉(zhuǎn)式傳感器,，

編碼器（圖6）

這些脈沖能用來(lái)控制角位移,，如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結(jié)合在一起，也可用于測(cè)量直線位移,。

編碼器產(chǎn)生電信號(hào)后由數(shù)控制置CNC,、可編程邏輯控制器PLC、控制系統(tǒng)等來(lái)處理,。這些傳感器主要應(yīng)用在下列方面：機(jī)床,、材料加工、電動(dòng)機(jī)反饋系統(tǒng)以及測(cè)量和控制設(shè)備,。在ELTRA編碼器中角位移的轉(zhuǎn)換采用了光電掃描原理,。讀數(shù)系統(tǒng)是基于徑向分度盤的旋轉(zhuǎn)，該分度由交替的透光窗口和不透光窗口構(gòu)成的,。此系統(tǒng)全部用一個(gè)紅外光源垂直照射,，這樣光就把盤子上的圖像投射到接收器表面上，該接收器覆蓋著一層光柵,，稱為準(zhǔn)直儀,，它具有和光盤相同的窗口。接收器的工作是感受光盤轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的光變化,，然后將光變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電變化,。一般地，旋轉(zhuǎn)編碼器也能得到一個(gè)速度信號(hào),，這個(gè)信號(hào)要反饋給變頻器,，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出數(shù)據(jù)。故障現(xiàn)象：1,、旋轉(zhuǎn)編碼器壞（無(wú)輸出）時(shí),，變頻器不能正常工作，變得運(yùn)行速度很慢,，而且一會(huì)兒變頻器保護(hù),，顯示“PG斷開”...聯(lián)合動(dòng)作才能起作用。要使電信號(hào)上升到較高電平,，并產(chǎn)生沒有任何干擾的方波脈沖,，這就必須用電子電路來(lái)處理。編碼器pg接線與參數(shù)矢量變頻器與編碼器pg之間的連接方式,，必須與編碼器pg的型號(hào)相對(duì)應(yīng),。一般而言，編碼器pg型號(hào)分差動(dòng)輸出,、集電極開路輸出和推挽輸出三種,，其信號(hào)的傳遞方式必須考慮到變頻器pg卡的接口，因此選擇合適的pg卡型號(hào)或者設(shè)置合理.

編碼器一般分為增量型與型,，它們存著大的區(qū)別：在增量編碼器的情況下,，

編碼器（圖7）

位置是從零位標(biāo)記開始計(jì)算的脈沖數(shù)量確定的,，而型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。在一圈里,，每個(gè)位置的輸出代碼的讀數(shù)是的,；　因此，當(dāng)電源斷開時(shí),，型編碼器并不與實(shí)際的位置分離,。如果電源再次接通，那么位置讀數(shù)仍是當(dāng)前的,，有效的,；　不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標(biāo)記,。

編碼器的廠家生產(chǎn)的系列都很全,，一般都是的，如電梯型編碼器,、機(jī)床編碼器,、伺服電機(jī)型編碼器等，并且編碼器都是智能型的,，有各種并行接口可以與其它設(shè)備通訊,。

編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。前者成為碼盤,，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出,，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”,。

按照工作原理編碼器可分為增量式和式兩類。

編碼器（圖8）

增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào),，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖,，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼,，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān),，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。

旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖,，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置,，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置,。這樣,，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來(lái)電工作時(shí),，編碼器輸出脈沖過(guò)程中，也不能有干擾而丟失脈沖,，不然,，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無(wú)從知道的,，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道,。解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過(guò)參考點(diǎn),，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置,。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的,。為此,，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法,。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的,，它不受停電、干擾的影響,。

編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的性,，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn),，而且不用一直計(jì)數(shù),，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置,。這樣,，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了,。

由于編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器,，

編碼器（圖9）

已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于工控定位中。型編碼器因其高精度,，輸出位數(shù)較多,，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號(hào)必須確保連接很好,，對(duì)于較復(fù)雜工況還要隔離,，連接電纜芯數(shù)多，由此帶來(lái)諸多不便和降低可靠性,，因此,，編碼器在多位數(shù)輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國(guó)生產(chǎn)的型編碼器串行輸出常用的是SSI（同步串行輸出）,。

多圈式編碼器,。編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí),，通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組碼盤（或多組齒輪,，多組碼盤），在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼,，以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍,，這樣的編碼器就稱為多圈式編碼器，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼,，每個(gè)位置編碼不重復(fù),，而無(wú)需記憶。多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大,，實(shí)際使用往往富裕較多,，這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn)，將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了,，而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度,。多圈式編碼器在長(zhǎng)度定位方面的優(yōu)勢(shì)明顯，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于工控定位中,。

信號(hào)輸出

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信號(hào)輸出有正弦波（電流或電壓）,，方波(TTL、HTL),，

編碼器（圖10）

集電極開路(PNP,、NPN)，推拉式多種形式,，其中TTL為長(zhǎng)線差分驅(qū)動(dòng)（對(duì)稱A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也稱推拉式,、推挽式輸出，編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對(duì)應(yīng),。

信號(hào)連接—編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器,、PLC、計(jì)算機(jī),PLC和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分,，開關(guān)頻率有低有高,。

如單相聯(lián)接，用于單方向計(jì)數(shù),，單方向測(cè)速,。

A.B兩相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù),、判斷正反向和測(cè)速,。

A,、B、Z三相聯(lián)接,，用于帶參考位修正的位置測(cè)量,。

A、A-,B,、B-,Z,、Z-連接，由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接,，電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0,衰減小，抗干擾,，可傳輸較遠(yuǎn)的距離,。

對(duì)于TTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)150米,。

對(duì)于HTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器,，信號(hào)傳輸距離可達(dá)300米。

選型注意

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應(yīng)注意三方面的參數(shù)：

1,、機(jī)械安裝尺寸：包括定位止口,，軸徑，安裝孔位;電纜出線方式;安裝空間體積;工作環(huán)境防護(hù)等級(jí)是否滿足要求,。

2,、分辨率：即編碼器工作時(shí)每圈輸出的脈沖數(shù)，是否滿足設(shè)計(jì)使用精度要求,。

3,、電氣接口：編碼器輸出方式常見有推拉輸出(F型HTL格式)，電壓輸出(E),，集電極開路(C,，常見C為NPN型管輸出，C2為PNP型管輸出),，長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器輸出,。其輸出方式應(yīng)和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。

優(yōu)缺點(diǎn)

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光電編碼器

優(yōu)點(diǎn)：體積小,，精密,，本身分辨度可以很高，無(wú)接觸無(wú)磨損;同一品種既可檢測(cè)角度位移,，又可在機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置幫助下檢測(cè)直線位移;多圈光電編碼器可以檢測(cè)相當(dāng)長(zhǎng)量程的直線位移(如25位多圈),。壽命長(zhǎng)，安裝隨意,，接口形式豐富,，價(jià)格合理,。成熟技術(shù)，多年前已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用,。

缺點(diǎn)：精密但對(duì)戶外及惡劣環(huán)境下使用提出較高的保護(hù)要求,；量測(cè)直線位移需依賴機(jī)械裝置轉(zhuǎn)換，需消除機(jī)械間隙帶來(lái)的誤差,；檢測(cè)軌道運(yùn)行物體難以克服滑差,。

靜磁柵編碼器

優(yōu)點(diǎn)：體積適中，直接測(cè)量直線位移,，數(shù)字編碼,，理論量程沒有限制；無(wú)接觸無(wú)磨損,，抗惡劣環(huán)境,，可水下1000米使用；接口形式豐富,，量測(cè)方式多樣,；價(jià)格尚能接受。

2000-50CM（15 PSLG） 壓力表

6ES7153-2BA10-0XB0 模塊

6ES7214-1BD23-0XB8 模塊

ST-0V2-24DC/60DC/1 繼電器

TAM3296-0ES10-0AA0 變壓器

TAM4042-8DN00-0EA0 變壓器

6ES7214-1AD23-0XB8 模塊

6ES7216-2BD23-0XB8 模塊

6ES7223-1PL22-0XA8 模塊

6ES7227-0AA22-0XA0 模塊

6ES7307-1EA01-0AA0 模塊

6ES7223-1BL22-0XA8 模塊

6ES7288-2DR32-0AA0 模塊

6SL3244-0BB12-1PA1 控制器

215-2BT13 CPU

6ES7331-7SF00-0AB0 模塊

6ES7332-5HD01-0AB0 模塊

6ES7414-2XK05-0AB0 模塊

6GK7443-1EX30-0XE0 模塊

E2E-X7D1-N-Z DC24V 傳感器

3TF5044-0XM0 接觸器

3TB4022-0XM0 接觸器

 6ES7331-7KF02-0AB0 模塊

6GK7443-5DX05-0XE0 模塊

6ES7450-1AP00-0AE0 模塊

6DD1660-0BH0 模塊

6DD1661-0AD1 模塊

6DD1661-0AE1 模塊

T5N400 TMA400/2000-4000 FF 塑殼斷路器

T5N400 TMA320/1600-3200 FF 塑殼斷路器

T6N630 TMA630/3150-6300 FF 塑殼斷路器

RMIA4524VDC 繼電器

RMIA45230VAC 繼電器