編碼器工作原理

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(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)周潑為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：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,，

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(kāi)”...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(méi)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(kāi)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,，位置是從零位標(biāo)記開(kāi)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)是獨(dú)立的,；　因此，當(dāng)電源斷開(kāi)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,。

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(kāi)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,，

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)位置編碼獨(dú)立不重復(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)輸出有正弦波（電流或電壓）,，方波(TTL,、HTL)，

集電極開(kāi)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(kāi)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，抗干擾較好,，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。

編碼器選型應(yīng)注意三方面的參數(shù)：

1、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(jiàn)有推拉輸出(F型HTL格式),，電壓輸出(E)，集電極開(kāi)路(C,，常見(jiàn)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,。

光電編碼器優(yōu)缺點(diǎn)

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(méi)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,。

缺點(diǎn)：分辨度1mm不高；測(cè)量直線和角度要使用不同品種,；不適于在精小處實(shí)施位移檢測(cè)（大于260毫米）,。

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