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旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理,。主要用途

旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理

對于工業(yè)控制中的定位問題,，一般采用接近開關(guān)、光電開關(guān)等裝置,。隨著工控的不斷發(fā)展,，出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)編碼器，其特點(diǎn)是：

1,、信息化：除了定位,，控制室還可知道其具體位置；

2,、柔性化：定位可以在控制室柔性調(diào)整,；

3、安裝方便和安全,、使用壽命長,。

一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，可以測量從幾個(gè)微米到幾十幾百米的距離,。多個(gè)工位,，只要選用一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，就可以避免使用多各接近開關(guān),、光電開關(guān),，解決現(xiàn)場機(jī)械安裝麻煩，容易被撞壞和遭高溫,、水氣困擾等問題,。

由于是光電碼盤，無機(jī)械損耗,，只要安裝位置準(zhǔn)確,，其使用壽命往往很長。

4、多功能化：除了定位,，還可以遠(yuǎn)傳當(dāng)前位置,，換算運(yùn)動(dòng)速度，對于變頻器,，步進(jìn)電機(jī)等的應(yīng)用尤為重要,。

5、經(jīng)濟(jì)化：對于多個(gè)控制工位,，只需一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器,，安裝、維護(hù),、損耗成本降低，使用壽命增長,。

鑒于以上優(yōu)點(diǎn),，旋轉(zhuǎn)編碼器已經(jīng)越來越廣泛地被應(yīng)用于各種工控場合。

編碼器（encoder）是將物理信號編制,、轉(zhuǎn)換為可用以通訊,、傳輸和存儲的信號的一種設(shè)備。應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測元件,。

編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號的一種裝置,。前者成為碼盤，后者稱碼尺,。

旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置,。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有）,，和供電電壓等,。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖,，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速,，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。

增量型編碼器 (旋轉(zhuǎn)型) 工作原理:

由一個(gè)中心有軸的光電碼盤,，其上有環(huán)形通,、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A,、B,、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對于一個(gè)周波為360度）,，將C,、D信號反向，疊加在A、B兩相上,，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號,；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,，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,。

信號輸出:

信號輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL、HTL）,集電極開路（PNP,、NPN）,推拉式多種形式,，其中TTL為長線差分驅(qū)動(dòng)（對稱A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也稱推拉式、推挽式輸出,，編碼器的信號接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對應(yīng),。

信號連接—編碼器的脈沖信號一般連接計(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),，單方向測速。

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

A,、B,、Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測量,。

A,、A-，B,、B-,，Z、Z-連接,，由于帶有對稱負(fù)信號的連接，電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場為0,，衰減最小,，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離,。

對于TTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器,，信號傳輸距離可達(dá)150米。

對于HTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器,，信號傳輸距離可達(dá)300米,。

1、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)來表示代碼的狀態(tài)是“1"還是“0",。

2,、按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。

美國艾美柯amci編碼器HT-20S型號下載增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號,，再把這個(gè)電信號轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖,，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個(gè)位置對應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼,，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān),，而與測量的中間過程無關(guān),。

旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置,，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)來電工作時(shí),，編碼器輸出脈沖過程中,，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)就會偏移,，而且這種偏移的量是無從知道的，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。

比如,，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理,，每次開機(jī)，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響,，它在找參考零點(diǎn),，然后才工作。

這樣的方法對有些工控項(xiàng)目比較麻煩,，甚至不允許開機(jī)找零（開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置）,，于是就有了絕對編碼器的出現(xiàn)。

絕對型旋轉(zhuǎn)光電編碼器,，因其每一個(gè)位置絕對一,、抗干擾、無需掉電記憶,，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度,、長度測量和定位控制。

絕對編碼器光碼盤上有許多道刻線,，每道刻線依次以2線,、4線,、8線、16線,。,。。,。,。。編排,，這樣,，在編碼器的每一個(gè)位置，通過讀取每道刻線的通,、暗,，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對編碼器,。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,。

增量型旋轉(zhuǎn)編碼器和絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器 增量型旋轉(zhuǎn)編碼器 軸的每圈轉(zhuǎn)動(dòng),，增量型編碼器提供一定數(shù)量的脈沖。 周期性的測量或者單位時(shí)間內(nèi)的脈沖計(jì)數(shù)可以用來測量移動(dòng)的速度,。 如果在一個(gè)參考點(diǎn)后面脈沖數(shù)被累加,，計(jì)算值就代表了轉(zhuǎn)動(dòng)角度或行程的參數(shù)。雙通道編碼器輸出脈沖之間相差為90o,。能使接收脈沖的電子設(shè)備接收軸的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)信號， 因此可用來實(shí)現(xiàn)雙向的定位控制,；另外,，三通道增量型旋轉(zhuǎn)編碼器每一圈產(chǎn)生一個(gè)稱之為零位信號的脈沖。 增量型絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器 絕對值編碼器為每一個(gè)軸的位置提供一個(gè)二的編碼數(shù)字值,。 特別是在定位控制應(yīng)用中,，絕對值編碼器減輕了電子接收設(shè)備的計(jì)算任務(wù)，從而省去了復(fù)雜的和昂貴的輸入裝置：而且,，當(dāng)機(jī)器合上電源或電源故障后再接通電源,，不需要回到位置參考點(diǎn)，就可利用當(dāng)前的位置值,。 單圈絕對值編碼器把軸細(xì)分成規(guī)定數(shù)量的測量步,，最大的分辨率為13位，這就意味著最大可區(qū)分8192個(gè)位置+多圈絕對值編碼器不僅能在一圈內(nèi)測量角位移,，而且能幸,，J用多步齒輪測量圈數(shù),。多圈的圈數(shù)為12位，也就是說最大4096圈可以被識別,?？偟姆直媛士蛇_(dá)到25位或者33，554,，432個(gè)測量步數(shù),。并行絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器傳輸位置值到估算電子裝置通過幾根電纜并行傳送。 假設(shè)串行絕對值編碼器,，輸出數(shù)據(jù)可以用標(biāo)準(zhǔn)的接口和標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議傳送,，同時(shí)在過去點(diǎn)對點(diǎn)的連接實(shí)現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)傳送：今天現(xiàn)場總線系統(tǒng)的使用正不斷增加。

旋轉(zhuǎn)編碼器的測速原理：

由一個(gè)中心有軸的光電碼盤,，其上有環(huán)形通,、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A,、B,、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對于一個(gè)周波為360度）,，將C,、D信號反向，疊加在A,、B兩相上,，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號；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,，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,。