編碼器工作原理

由一個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,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周潑為360度）,，將C、D信號反向,，疊加在A,、B兩相上，可增強穩(wěn)定信號,；另每轉(zhuǎn)輸出一個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數(shù)量級,，塑料碼盤是經(jīng)濟型的,，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)換成一串數(shù)字脈沖信號的旋轉(zhuǎn)式傳感器，

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

編碼器產(chǎn)生電信號后由數(shù)控制置CNC,、可編程邏輯控制器PLC,，控制系統(tǒng)等來處理。這些傳感器主要應(yīng)用在下列方面：機床,、材料加工,、電動機反饋系統(tǒng)以及測量和控制設(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速度信號，這個信號要反饋給變頻器,，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（無輸出）時,，變頻器不能正常工作,，變得運行速度很慢，而且一會兒變頻器保護,，顯示“PG斷開”...聯(lián)合動作才能起作用,。要使電信號上升到較高電平,，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的型號相對應(yīng),。一般而言,，編碼器pg型號分差動輸出、集電極開路輸出和推挽輸出三種,，其信號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,，位置是從零位標記開始計算的脈沖數(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,，每個位置的輸出代碼的讀數(shù)是獨立的,；　因此，當電源斷開時,，型編碼器并不與實際的位置分離,。如果電源再次接通，那么位置讀數(shù)仍是當前的,，有效的,；　不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標記,。

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,、機床編碼器,、伺服電機型編碼器等，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”,。

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,，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖,，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(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)動時輸出脈沖，通過計數(shù)設(shè)備來知道其位置,，當編碼器不動或停電時,，依靠計數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣,，當停電后,，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時,，編碼器輸出脈沖過程中,，也不能有干擾而丟失脈沖，不然,，計數(shù)設(shè)備記憶的零點就會偏移,，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道,。解決的方法是增加參考點,，編碼器每經(jīng)過參考點，將參考位置修正進計數(shù)設(shè)備的記憶位置,。在參考點以前,，是不能保證位置的準確性的。為此,，在工控中就有每次操作先找參考點,，開機找零等方法。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的,，它不受停電,、干擾的影響。

編碼器由機械位置決定的每個位置的*性,，它無需記憶,，無需找參考點，而且不用一直計數(shù),，什么時候需要知道位置,，什么時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,，其每一位輸出信號必須確保連接很好,，對于較復雜工況還要隔離，連接電纜芯數(shù)多,，由此帶來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)廠家運用鐘表齒輪機械的原理，當中心碼盤旋轉(zhuǎn)時,，通過齒輪傳動另一組碼盤（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,，以擴大編碼器的測量范圍,，這樣的編碼器就稱為多圈式編碼器，它同樣是由機械位置確定編碼,，每個位置編碼獨立不重復,，而無需記憶。多圈編碼器另一個優(yōu)點是由于測量范圍大,，實際使用往往富裕較多,，這樣在安裝時不必要費勁找零點，將某一中間位置作為起始點就可以了,，而大大簡化了安裝調(diào)試難度,。多圈式編碼器在長度定位方面的優(yōu)勢明顯，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工控定位中,。

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（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數(shù)器,、PLC、計算機,PLC和計算機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,，用于單方向計數(shù)，單方向測速,。

A.B兩相聯(lián)接,，用于正反向計數(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，由于帶有對稱負信號的連接,，電流對于電纜貢獻的電磁場為0,衰減小,，抗干擾較好，可傳輸較遠的距離,。

對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器,，信號傳輸距離可達150米。

對于HTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器,，信號傳輸距離可達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)境防護等級是否滿足要求。

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

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)，長線驅(qū)動器輸出,。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

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

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

靜磁柵編碼器

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

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

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