TWK電光學編碼器CRD58-4096R4096C2Z01工作原理詳解

一,、核心工作原理

TWK CRD58-4096R4096C2Z01編碼器采用光電轉換原理,，通過光柵盤（碼盤）與光電檢測裝置的協(xié)同作用,，將機械軸的旋轉運動轉換為電信號,。具體流程如下：

碼盤結構

增量式編碼器：碼盤表面刻有等間距的同心環(huán)狀透光刻線（光柵）,，每轉一圈產(chǎn)生固定數(shù)量的脈沖信號,。

絕對式編碼器：碼盤采用的編碼圖案（如格雷碼），每個位置對應的二進制編碼,，確保斷電后仍能保留位置信息,。

本型號特性：結合增量式與絕對式設計，單圈分辨率達4096脈沖/轉（16位）,，多圈計數(shù)范圍達4096圈,，總分辨率高達16,777,216脈沖。

光電檢測過程

光源：LED發(fā)出恒定波長的光（通常為紅外光）,。

光信號調制：碼盤旋轉時,，透光與不透光區(qū)域交替遮擋光線，形成明暗變化的圖案,。

光電轉換：光敏二極管等探測器將光信號轉換為電平信號（高電平為透光,，低電平為遮擋）。

信號處理：模擬信號經(jīng)放大,、整形后,，轉換為數(shù)字電平信號輸出。

輸出信號

增量式輸出：

A/B相脈沖：兩相正交信號（相位差90°）,，用于判斷旋轉方向（A相超前B相為正轉,，反之則為反轉）。

Z相脈沖：每轉一圈輸出一個基準點信號,，用于定位校準,。

絕對式輸出：直接輸出多位的并行或串行數(shù)字編碼（如SSI、BiSS,、PROFIBUS）,，無需尋零即可獲取絕對位置。

二,、多圈計數(shù)實現(xiàn)

該編碼器支持多圈計數(shù)功能,，通過機械或電子方式擴展單圈分辨率：

機械式多圈編碼器

齒輪傳動系統(tǒng)：采用多級齒輪減速（如10:1、16:1）,，將主軸旋轉分解為多級齒輪的轉動。

編碼盤記錄：每級齒輪附有獨立編碼盤,，記錄圈數(shù)信息,。

數(shù)據(jù)合成：通過公式（如 N 

總=N 1+R 1?N 2+R 1R 2?N 3）合成總圈數(shù)，其中 R i為各級減速比。

示例：三級齒輪減速（16×16×16）可實現(xiàn)4096圈記錄,，總測量范圍達134,217,728個位置點,。

電子式多圈編碼器

存儲芯片：在單圈絕對式編碼器基礎上，增加存儲芯片記錄圈數(shù)數(shù)據(jù),。

斷電維持：通過電池供電維持數(shù)據(jù),，重新上電后讀取存儲數(shù)據(jù)計算總圈數(shù)。

優(yōu)勢：無需機械傳動,，體積更小,，但依賴電池續(xù)航。

三,、技術特性

精度與分辨率

單圈分辨率：4096脈沖/轉（16位）,。

多圈計數(shù)：4096圈，總分辨率達16,777,216脈沖,。

倍頻技術：通過四倍頻電路將分辨率提升至4倍（如4096線碼盤可輸出16,384脈沖/轉）,。

輸出與接口

信號類型：支持差分信號輸出（RS422），抗干擾能力強,。

接口協(xié)議：PROFIBUS,、同步串行輸出、并行輸出,。

方向判斷：A/B相脈沖相位差90°,，可精準識別正反轉。

環(huán)境適應性

防護等級：IP67,，防塵防水,，適用于惡劣工業(yè)環(huán)境。

溫度范圍：-40°C至+85°C,，適應溫度,。

抗干擾：10V/m強磁場下信號完整度＞99.99%。

四,、應用場景

工業(yè)自動化

數(shù)控機床：刀具位置閉環(huán)控制,，實現(xiàn)高精度加工。

包裝機械：物料精準輸送與定位,，提升生產(chǎn)效率,。

機器人：關節(jié)角度反饋，確保精確運動控制,。

重工業(yè)

冶金設備：熱軋/冷軋過程中的厚度精度管理,。

起重機：吊臂角度監(jiān)測，保障作業(yè)安全,。

港口機械：集裝箱定位與搬運控制,。

能源系統(tǒng)

風力發(fā)電機：偏航角度校準,，確保穩(wěn)定發(fā)電。

測試與測量：天線定位,、測速反饋,、模擬器運動控制。