编码器基础知识(从零开始了解编码器).pdf

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1、编码器基础知识整理 weenjoy123 编码器是通过把机械角度物理量的变化转变成电信号的一种装置； 在传感器的分类中， 他归 属于角位移传感器。 根据编码器的这一特性，编码器主要用于测量转动物体的角位移量，角速度，角加速度，通 过编码器把这些物理量转变成电信号输出给控制系统或仪表， 控制系统或仪表根据这些量来 控制驱动装置。 基本原理基本原理 构造构造 编码器主要是由码盘(圆光栅、指示光栅)、机体、发光器件、感光器件等部件组成。 （1） 圆光栅是由涂膜在透明材料或刻画在金属材料上的成放射状的明暗相间的条纹组成的。 一个相邻条纹间距称为一个栅节,光栅整周栅节数就是编码器的脉冲数(分辨率)。 （

2、2） 指示光栅是一片固定不动的,但窗口条纹刻线同圆光栅条纹刻线完全相同的光栅片。 （3）机体是装配圆光栅,指示光栅等部件的载体。 （4）发光器件一般是红外发光管。 （5）感光器件是高频光敏元件;一般有硅光电池和光敏三极管。 工作原理工作原理 由圆光栅和指示光栅组成一对扫描系统,在扫描系统的一侧投射一束红外光,在扫描系统的 另一侧的感光器件就可以收到扫描光信号;当圆光栅转动时,感光器件接收到的扫描光信号 会发生变化,感光器件可以把光信号转变成电信号并输出给控制系统或仪表。 一般编码器的输出信号为两列成90度相位差的Sin信号和Cos信号(这是由指示光栅的窗口 条纹刻线保证的);这些信号的周期等于

3、圆光栅转过一个栅节(P)的移动时间,对 Sin 信号和 Cos 信号进行放大及整形就可输出方波脉冲信号。 编码器的应用场合十分的广泛，在此列举几个简单事例：编码器的应用场合十分的广泛，在此列举几个简单事例： （1）数控机床对加工工件自动检测就是通过编码器来进行检测的：数控机床刀架的对零校 准也是通过编码器来实施的。 （2）编码器在 PLC 上的应用：一般 PLC 上都有高速信号输入口，编码器可以作为高速信号 输入元件，使 PLC 更加迅速和精准地实施闭环控制。而在变频器上其一般接变频器的 PG 卡 上。 （3）编码器用在电梯上，用于测量电梯的升降速度和位置。 光电编码器分类光电编码器分类 按测

4、量方式分类：旋转编码器和直尺编码器 按编码方式分类：绝对式编码器，增量式编码器和混合式编码器 旋转式编码器分类 接触式编码器（机械原理） 光电式编码器（光电原理） ：增量式和绝对式编码器 电磁式编码器（磁力原理） 编码 增增量量 可以 分分辨辨 通通道道 电电压压 出出线线 最最大大 现。 编编码码 度 增增量量 选 选 选 选 选 绝绝对对 测量 码器基础知识整 量量编码器编码器是工 以测量转速， 辨辨率率（PPR） ： 道道数数（Channe 压压（VDC） ：编 线线（CONNECT 大大响应频率：响应频率： 最大响应频 码码器精度：器精度：测 每圈脉冲数 量量式编码器式编码器选选 选择

5、合适的编 选择正确的供 选择合适的编 选择合适的机 选择合适的出 对对式编码器式编码器是 量过程中的任 整理 工业应用中最 长度或位置 编码器旋转 el） ：编码器可 编码器供电电 TION） ：轴向 最大响应频率 频率和转速，每 测量精度取决 数，测量误差 选选型型 编码器脉冲数 供电电压范围 编码器输出方 机械参数（轴 出线方式（轴 是工业应用中 任何位置保持 最常用的编码 置。 转一圈可输出 可用输出通道 电压，一般供 向或径向配2米 率是编码器的 每圈脉冲数的 决与编码器的 差不能随编码 数（PPR） ； 围（5VDC,11 方式以适合接 轴径，外壳直 轴/径向电缆， 中精确测量角 持

6、恒定不变（ weenjoy123 器。 当轴旋转 的脉冲数。 道数目，一般 供电电压：5V 米电缆轴向或 的最大电子处 的关系如下： 电气度，具体 器的旋转不断 30VDC)； 收单元； 径，法兰） 轴/径向接插 度和位移的反 不会因外界供 转时编码器产 般为：AA/+B VDC,1130V 或径向配接插 处理频率， 是 最大响应频 体关系如下： 断累加。 插件） 反馈部件。当 供电系统出现 mzzh1 产生脉冲， 每 BB/+00/ VDC 插件 是每秒钟产生 频率转速 ：360o电气度 当外部机械安 现故障引起数 每圈脉冲数的 生最多脉冲数 60每圈脉 度360o机械 安装保持不变 数据丢

7、失） 。 数目 数的体 脉冲数 械角 变时， 编码 单单圈圈 多多圈圈 绝绝对对 格 二 格 十 格雷 两个 符发 输数 在前 个字 快速 快控 由于 字符 出现 绝绝对对 在一 至今 位二 绝绝对对 分分辨辨 单圈 多圈 电电压压 编码 出出线线 轴向 码码制制 绝绝对对 选 码器基础知识整 圈圈编码器编码器可以 圈圈编码器编码器可以 对对值码制种值码制种类类 格雷码（Gra 二进制码（B 格雷余码（E 十进制码（B 雷码是特殊的 个数据交替时 发生变化，适 数据。对于自 前后两个数据 字符发生变化 速读取数据， 控制系统容易 于格雷码数据 符位的转换， 现错误数据。 对对值值BCD码码 一

8、些特殊情况 今仍然存在的 二进制码表示 对对值编码器值编码器参参 辨辨率率 圈绝对值指编 圈绝对值指编 压压（VDC） 码器供电电压 线线（CONNECT 向或径向配2米 制制：Gray，Bin 对对值编绝对值编绝对值值 选择合适的编 整理 以将360o的圆 以提供超过一 类类繁多， 主要繁多， 主要有有 ay） Binary） ExcessGray） BCD） 的二进制码。 时仅有中间一 适合安全高速 自然二进制码 据交替时同时 化这要求控制 如果设备运 易读出错误数 据交替时只有 因此格雷码 况下， 为了数据 的主要原因。 十 示。 参参数数 编码器旋转一 编码器旋转一 压，一般供电 TI

9、ON） 米电缆轴向或 nary，Excess 值值编码器选编码器选型型 编码器分辨率 圆周分为N（分 一圈的位置测 有有以下几种以下几种： 前后 一个字 速的传 码而言， 时有多 制系统 运转过 数据。 有一个 码不会 据便于转换需 十进制码的每 一圈可输出的 一圈数据串个 电电压：5VDC 或码制径向配 sGray，BCD 型型 率（bit)； weenjoy123 分辨率）个位 量，并可以做 ： 需要转化为十 每一位都由二 数据串个数。 数和圈数数据 C，1130VD 配接插件 位置，但位置 做长距离测量 十进制码。 便 二进制码组成 。 据串个数的乘 DC（1530V mzzh1 置数据

10、超过一 量。 便于转换是二 成， 并且每一 乘积。 VDC仅适用模 一圈会重复显 二进制和十进 一位数据都需 模拟量） 显示。 进制码 要四 编码 选 选 选 选 选 绝绝对对 绝对 单单转转 大14 多多转转 输出 绝绝对对 多转 12x 13x 单转 10 位 11 位 12 位 13 位 数数据据 串串行行 码器基础知识整 选择正确的供 选择合适得码 选择合适的编 选择合适的机 选择合适的出 对对编码器类编码器类型型 对编码器的一 转转主要特点主要特点： 4位经济型轴 转转主要特点主要特点： 出：SSI、并口 对对编码器精编码器精度度 转绝对编码器 12 位=24 位 12 位=25 位

11、 转绝对编码器 位=210=102 位=211=204 位=212=409 位=213=819 据据传输传输 行行数据传输数据传输原原 整理 供电电压范围 码制（Gray， 编码器输出界 机械参数（轴 出线方式（轴 型型 一般优点：在 能判定一转 轴和轴套型 能判定最多 口输出、CAN 度度 器的典型规格 位=212x212 位=213x212 器的典型规格 24 位置=3 48位置=36 96位置=36 92位置=36 原原理理 围（1530VD Binary，BC 界面以适合接 轴径，外壳直 轴/径向电缆， 在电源掉电或 转内的绝对位 到4096转内 openProfibu 格如下： 2=

12、4096 位置 2=8192 位置 格如下： 360 /1024 60 /2048 60 /4096 60 /8192 weenjoy123 DC,1130VD D） 接收单元； 直径，法兰） ，轴/径向接 电源故障时能 置角位移测 的绝对位置 usDP分辨率 置/转x4096 置/转x4096 4 0,35 0,18 精 0,09 精 0,04 精 C） 接插件） 能自动记忆该 测量输出：SS 长度测量和 率：最大12x 转 转 精度 精度 精度 精度 mzzh1 该位置 SI/并行接口/ 精确确定某段 13 位(25 位 /ICO分辨率 段长度内的位 位)轴型和轴套 ：最 位置 套型 编码

13、 ? ? 同同步步 ? ? ? ? ? SSI接接 SSI在 2根 2根 SSI 码器基础知识整 信息按位（ 为了确保发 则。 步步串行数据串行数据传传 数据按顺序 每一个数据 同步标志SY 每一个数据 分列的数据 优点：同异 SYNC: 同步 ETB: 数据包 接接口口 在物理上相当 根时钟线(输入 根数据线(从编 数据传输数据传输 整理 （位串）传输 发送器和接收 传传输输 序传送 据包的开始用 YNC使数据接 据包的结束用 据线和时钟线 异步数据传输 步标志位 包传送结束标 当于两个在物 入到编码器) 编码器输出) 输 收器知道何时 同步标志SYN 接收与发送同 数据包传送 线（见SSI

14、Inte 输方式比较减 标志位 物理上相当于 weenjoy123 数据开始发送 NC标记 同步进行 结束标志ETB rface） 少重叠 于两个RS422R 送、 何时数据 B标记同步数 RS接口，共需 mzzh1 据发送结束， 数据传输的另 需接口，共需 必须制定一 另一个方式是 需4根线 些规 使用 编码器基础知识整理 weenjoy123 第一个脉冲下降沿指示数据传输开始 接着第n个脉冲的上升沿在数据线上传输第n位数据 传输n位数据位需要n+1个时钟的上升沿 电气安装注意事项电气安装注意事项 静电干扰和预防静电干扰和预防 静电干扰可以采用一定的防范措施进行削弱。 编码器信号产生后通过屏

15、蔽电缆进行传输并且 确保屏蔽层在一端接地。无屏蔽的线缆置适合应用于短距离和无干扰的场合。 电磁干扰和预防电磁干扰和预防 这种情况的影响面比较大，相对而言处理比较困难。通常采用双绞屏蔽电缆，使两个通道同 时输出，在输出的同时产生感应电压可以削减外界干扰。 编码器基础知识整理 weenjoy123 接地端的选择接地端的选择 接地端的选择原则是：在电路中接地端必须是唯一的，如果系统中其它元件需要接地，都必 须是单独的连接到此唯一的接地端上。 互补接收互补接收是抗干扰的有效措施； 脉冲信号和它的差补信号被同时输入比较器的输入端， 比较 器通过放大对两信号进行对比，其间的任何干扰信号都会被过滤掉。 工程

16、布线工程布线 值得注意的是：信号在长距离传输中会丢失。 在长距离的传输中电压衰减比较大， 不仅输入编码器的电流会衰减， 另外会使高电平信号降 低，低电平信号增大，这样的结果是使信号超出接收设备的极限要求，显示信号丢失。 编码器和计数器之间的通讯电缆必须远离高压线另外遵循最短最直接的布线原则。编码器和计数器之间的通讯电缆必须远离高压线另外遵循最短最直接的布线原则。 机械安装注意事项机械安装注意事项 编码器轴负载编码器轴负载 所有的编码器都装有负载轴承。轴承的寿命取决与编码 器轴上的负载。减小编码器轴上的负载可以确保编码器 的使用寿命，在任何情况下都要保证编码器的轴径向负 载不要超过额定范围。轴径

17、向负载在每个系列编码器中 编码 都有 实实心心 如果 的负 联轴 空空心心 在大 情况 轴而 可以 机机械械 按CE 轴， 编编码码 数控 机器 电梯 数） 、 制图 应应用用 测速 或多 信信号号 1、A 2、R 3、S 信号 码器基础知识整 有明确说明。 心心轴编码器轴编码器安安 果编码器轴和 负载作用在编 轴器可以消除 心心轴编码器轴编码器安安 大部分情况下 况下编码器外 而旋转，采用 以削减机器的 械械安装保护安装保护措措 E设备制造要 联轴器，测 码码器的主要器的主要应应 控机床及机械 器人、自动装 梯、纺织机械 、橡塑机械。 图仪、测角仪 用用场合场合 速度用常用增 多圈）， 号号

18、类型：类型： A/B/Z 型 RS422 差分 SSI（格雷码 号有正弦波的 整理 安安装装 和设备轴之间 编码器轴上。 除轴间偏移量 安安装装 下，编码器都 外壳不能和机 用弹性支架或 的震动。 措措施施 要求，编码器 测量轮和支架 应应用场合：用场合： 械附件 装配机、自动 械、缝制机械、 。 仪、疗养器 雷 增量型编码器 ） 的，有方波的 采用刚性连 为了避免产 量，消除震动 都直接与机器 机器刚性连接 或定位销连接 器安装完成后 架等都必须加 动生产线。 、包装机械（ 雷达等。 器，可无限累加 的。 weenjoy123 接， 在安装过 生超额的负载 和轴向的位移 轴采用刚性连 ，为保

19、证编码 ，这样既能固 所有的旋转部 以防护以防 （定长） 、印刷 加测量；测位 过程中两者之 载，在轴之间 移。 连接，在这种 码器外壳不随 固定编码器又 部件，比如： 以外碰触。 刷机械（同步 位置用绝对型 mzzh1 之间有任何偏 间推荐采用柔 种 随 又 ： 步） 、木工机械 型编码器，位 偏移， 都会有 柔性联轴器连 械、塑料机械 位置唯一性（ 很高 连接， 械（定 单圈 编码器基础知识整理 weenjoy123 信号有电流型的，有电压型的 另外 SSI 编码器输出除了格雷码，也有二进制码的。 电压的范围也不仅限于 5V 和 24V （1） 绝对型：其输出信号为计算机能直接识别的二进码

20、，BCD 码或格雷码。 （2） 增量型：其输出信号为连续的方波脉冲 编码器选型必须了解的五个参数编码器选型必须了解的五个参数 脉冲数 （每转输出脉冲数 P/R） ； 信号输出形式 （信号路数及信号输出形式） ； 电源电压 （5 12V 为低电压，1224 为高电压） ；轴径（mm） ；外型尺寸（mm） 。例：用户要求订购 100 脉冲、三路信号长线驱动器输出、电压 5V、轴径 6mm、外形尺寸 38mm 的，则我们编码器 的型号为“CTX100ISCG3806BZ15L”。 旋转编码器旋转编码器： 通过测量被测物体的旋转角度并将测量到的旋转角度转化为脉冲电信号输出 直尺编码器直尺编码器： 通过

21、测量被测物体的直线行程长度并将测量到的行程长度转化为脉冲电信号输出 绝对式旋转编码器绝对式旋转编码器 用光信号扫描分度盘（分度盘与传动轴相联）上的格雷码刻度盘以确定被测物的绝 对位置值， 然后将检测到的格雷码数据转换为电信号以脉冲的形式输出测量的位移 量 有关磁性编码器知识有关磁性编码器知识 旋转型编码器旋转型编码器：可用于检测物体的旋转速率，速度，加速度和位置，旋转编码器可用于机械 制造成。生产流水线，物流控制和包装工业 AA 增量型编码器增量型编码器：通过轴的旋转产生一系列的脉冲信号。运动速度由一定时间内所产生的 脉冲信号决定。脉冲信号输出可与计数器或 PLC 的输入模块相连，起到测量的目

22、的。 特性：分辨率：15000ppr；最大响应频率：12000rpm；外壳形状：轴型和轴套型；电 气输出：推挽、TTL、RS422 辨向辨向：光敏元件所产生的信号 A、B 彼此相差 90相位，用于辨向。 当码盘正转 时，A 信号超前 B 信号 90；当码盘反转时，B 信号超前 A 信号 90。 倍频 （细分） ：倍频 （细分） ： 在现有编码器的条件下， 通过细分技术能提高编码器的分辨力。 细分前， 编码器的分辨力只有一个分辨角的大小。采用 4 细分技术后，计数脉冲的频率提高了 4 倍，相当于将原编码器的分辨力提高了 3 倍，测量分辨角是原来的 1/4，提高了测量精 度。 零标志（一转脉冲）：

23、零标志（一转脉冲）：在码盘里圈，还有一条狭缝 C，每转能产生一个脉冲，该脉冲信 号又称“一转信号”或零标志脉冲，作为测量的起始基准。 M 法测速（适合于高转速场合）：M 法测速（适合于高转速场合）：编码器每转产生 N 个脉冲，在 T 时间段内有 m1 个脉冲产生，则转速（r/min)为:n = 60m1/（NT）。例：有一增量式光电编码器，其参数 为 1024p/r，在 5s 时间内测得 65536 个脉冲，则转速（r/min)为 ： n = 60 65536 / （1024 5）=768 r/min T 法测速（适合于低转速场合） ：编法测速（适合于低转速场合） ：编码器每转产生 N 个脉冲

24、，用已知频率 fc作为时 钟，填充到编码器输出的两个相邻脉冲之间的脉冲数为 m2，则转速(r/min)为：n=60fc/ （Nm2）例：有一增量式光电编码器，其参数为 1024p/r，测得两个相邻脉冲之间的脉 冲数为 3000，时钟频率 fc为 1MHz ，则转速（r/min)为 ： n=60fc/（Nm2） =60106/（10243000）=19.53r/min B.绝对型编码器B.绝对型编码器： 每个位置变化都产生一个固定的代码。 绝对型旋转编码器具有断电记忆功 编码器基础知识整理 weenjoy123 能，即断电后当前位置被记下来，无需在复电工作时重新寻找参考位 特性：分辨率：单转：1

25、3 位。多转：25 位；电气输出：并行输出和串行输出 串行输出接口：ASIntetface,Profibus,SSI,Interbus,CAN,DeviceNet； 格雷码的绝对编码器的分度盘格雷码的绝对编码器的分度盘 代码盘用格雷码编码 绝对式旋转编码器的特点：绝对式旋转编码器的特点： ? 在一个检测周期内对不同的角度有不同的格雷码编码，因此编码器输出的位置数据 是唯一的 ? 因使用机械连接的方式，在掉电时编码器的位置不会改变，上电后立即可以取得当 前位置数据 ? 检测到的数据为格雷码，因此不存在模拟量信号的检测误差 绝对式编码器综述绝对式编码器综述 特点:数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信

26、号 根据输出的脉冲信号可以转化为速度. 选型: 单编码盘 / 多编码盘 (测量一个或二个旋转变量) 代码 (格雷码,BCD 码, 二进制码) 信号传输方式 (并口, 串口) 分辨率 最大旋转速度 优点: 结构简单 角行程编码 (通过旋转轴获得) 线性编码 (激光远距离测量) 掉电不影响编码数据的获得 最大 24 位编码 缺点: 比较贵 增量式旋转编码器增量式旋转编码器 用光信号扫描分度盘（分度盘与转动轴相联） ，通过检测、统计信号的通断数量来计算旋转 角度 用 TTL 与 HTL 信号的增量编码器 TTL 信号有零点与取只有零点没有取消信号消信号 HTL 信号 编码器基础知识整理 weenjo

27、y123 用正弦或余弦信号分辨的增量编码器 增量式旋转编码器的特点：增量式旋转编码器的特点： ? 编码器每转动一个预先设定的角度将输出一个脉冲信号，通过统计脉冲信号的数量 编码器基础知识整理 weenjoy123 来计算旋转的角度，因此编码器输出的位置数据是相对的 ? 由于采用固定脉冲信号，因此旋转角度的起始位可以任意设定 ? 由于采用相对编码，因此掉电后旋转角度数据会丢失需要重新复位 增量式编码器综述增量式编码器综述 特点:数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信号 根据旋转脉冲数量可以转换为速度 选型: 旋转一周对应的脉冲数 (256,512,1024,2048) 输出信号类型 (TTL,HTL

28、,pushpullmode) 电压类型 (5V,24V) 最大分辨速度 优点: 分辨能力强 测量范围大 (10010.000inc./rotationalmotion) 适应大多数情况 缺点: 断电后丢失位置信号 技术专有，兼容性较差 混合式旋转编码器混合式旋转编码器 ? 用光信号扫描分度盘（分度盘与转动轴相联） ，通过检测、统计光信号的通断数量来 计算旋转角度 ? 同时输出绝对旋转角度编码与相对旋转角度编码 混合式旋转编码器的特点：混合式旋转编码器的特点： ? 具备绝对编码器的旋转角度编码的唯一性与增量编码器的应用灵活性 旋转编码器的安装旋转编码器的安装 机械方面： ? 由于编码器属于高精度

29、机电一体化设备，所以编码器轴与用户端输出轴之间需要采 用弹性软连接，以避免因用户轴的串动、跳动而造成编码器轴系和码盘的损坏 ? 安装时注意允许的轴负载 ? 应保证编码器轴与用户输出轴的不同轴度0.20mm，与轴线的偏角1.5 ? 安装时严禁敲击和摔打碰撞，以免损坏轴系和码盘 ? 长期使用时，定期检查固定编码器的螺钉是否松动 （每季度一次） 电气方面： ? 接地线应尽量粗，一般应大于 3 ? 编码器的输出线彼此不要搭接，以免损坏输出电路 ? 编码器的信号线不要接到直流电源上或交流电流上，以免损坏输出电路 ? 与编码器相连的电机等设备，应接地良好，不要有静电 ? 配线时应采用屏蔽电缆 ? 开机前，

30、应仔细检查，产品说明书与编码器型号是否相符，接线是否正确 ? 长距离传输时，应考虑信号衰减因素，选用具备输出阻抗低，抗干扰能力强的型号 ? 避免在强电磁波环境中使用 旋转编码器的安装旋转编码器的安装 电气方面： ? 接地线应尽量粗，一般应大于 1.5 平方 ? 编码器的输出线彼此不要搭接，以免损坏输出电路 ? 编码器的信号线不要接到直流电源上或交流电流上，以免损坏输出电路 ? 与编码器相连的电机等设备，应接地良好，不要有静电 编码器基础知识整理 weenjoy123 ? 配线时应采用屏蔽电缆 ? 开机前，应仔细检查，产品说明书与编码器型号是否相符，接线是否正确 ? 长距离传输时，应考虑信号衰减

31、因素，选用具备输出阻抗低，抗干扰能力强的型号 ? 避免在强电磁波环境中使用 光电编码器简介光电编码器简介 光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检测装置，它是一种通过光电转换，将输至轴 上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，它主要用于速度或位置（角度）的检 测。具有精度高、响应快、抗干扰能力强、性能稳定可靠等显著的优点。按结构形式可分为 直线式编码器和旋转式编码器两种类型。 旋转编码器主要由光栅、光源、检读器、信号转换电路、机械传动等部分组成。光栅面上刻 有节距相等的辐射状透光缝隙， 相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期； 分别用两个光栅 面感光。由于两个光栅面具有 90的相位差，

32、因此将该输出输入数字加减计算器，就能以分 度值来表示角度。 它们的节距从光电编码器的输出信号种类来划分， 可分为增量式和绝对值 式两大类。 旋转增量式编码器旋转增量式编码器转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时， 依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动；当来电 工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就 会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。 绝对编码器绝对编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以 2 线、4 线、8 线、16 线编排，这 样在编码器的每一个位置，

33、通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从 2 的零次方到 2 的 n1 次方的唯一的 2 进制编码(格雷码)，这就称为位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械 位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性， 它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读 取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。由于绝对编码器在定 位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工业控制定位中。 编码器信号输出编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出等输出形式。串行输 出是时间上数据按照约定，有先后输出

34、；空间上，所有位数的数据都在一组电缆上(先后)发 出。这种约定称为“通讯协议”，其连接的物理形式有 RS232、RS422(TTL)、RS485 等。串行输 出连接线少，传输距离远，可靠性就大大提高了，但传输速度比并行输出慢。对于绝对编码 器，信号并行输出是时间上数据同时发出：空间上，每个位数的数据各占用一根线缆。对于 位数不高的绝对编码器，一般就直接以此形式输出数码，可直接进入 PLC 或上位机的 IO 接口。这种方式输出即时，连接简单。但是，对于位数较多的绝对编码器，有许多芯电缆， 由此带来工程难度和诸多不便、降低了可靠性。因此，在绝对编码器多位数输出一般不采用 并行输出型，而是选用串行输

35、出或总线型输出。 光电编码器的应用 光电编码器的应用 近十几年来， 光电编码器发展为一种成熟的多规格、 高性能的系列工业化产品， 在数控机床、 机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺服系统等诸多领域中得 到了广泛的应用。 常用的为增量型编码器，如果对位置、零位有严格要求用绝对型编码器。伺服系统要具体分 析，看应用场合。 绝对编码器单圈从经济型 8 位到高精度 17 位，价格可以从几百元到 1 万多不等； 绝对编码器多圈大部分用 25 位，输出有 SSI，总线 Profibus-DP,Can L2,Interbus,DeviceNet,价格也可以从 3 千多到 1 万多不等

36、。 其他综述：其他综述：车削螺纹时，为保证每次切削的起刀点不变，防止“乱牙”，主轴编码器通过对 编码器基础知识整理 weenjoy123 起刀点到退刀点之间的脉冲进行计数来达到车削螺纹的目的。 从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器 旋转单圈绝对式编码器，以转动中测量光码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超 过 360 度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用 于旋转范围 360 度以内的测量，称为单圈绝对式编码器。 如果要测量旋转超过 360 度范围，就要用到多圈绝对式编码器。 编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理， 当中心

37、码盘旋转时， 通过齿轮传动另一组码 盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测 量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个 位置编码唯一不重复，而无需记忆。 多圈编码器另一个优点是由于测量范围大， 实际使用往往富裕较多， 这样在安装时不必 要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。 多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。 并行输出：并行输出： 绝对型编码器输出的是多位数码（格雷码或纯二进制码），并行输出就是在接口上有多 点高低电平输出，以代表数码的 1

38、 或 0，对于位数不高的绝对编码器，一般就直接以此形式 输出数码，可直接进入 PLC 或上位机的 I/O 接口，输出即时，连接简单。但是并行输出有 如下问题： 1。必须是格雷码，因为如是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位变化，读数会在短 时间里造成错码。 2。所有接口必须确保连接好，因为如有个别连接不良点，该点电位始终是 0，造成错 码而无法判断。 3。传输距离不能远，一般在一两米，对于复杂环境，最好有隔离。 4。对于位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来工程难度，同样，对 于编码器，要同时有许多节点输出，增加编码器的故障损坏率。 并行：时间上，数据同时发出；空间上，每个位数的数据

39、各占用一根线缆。 增量型编码器输出的通常是并行输出。 串行输出： 串行输出： 串行输出就是通过约定，在时间上有先后的数据输出，这种约定称为通讯规约，其连接 的物理形式有 RS232、RS422(TTL)、RS485 等。 串行输出连接线少，传输距离远，对于编码器的保护和可靠性就大大提高了，一般高位 数的绝对编码器都是用串行输出的。 由于绝对型编码器的部分知名厂家在德国， 所以串行输出大部分是与德国的西门子配套 的，如 SSI 同步串行输出，总线型是 PROFIBUS-DP 的输出等。 串行输出编码器连接德国西门子的设备是比较容易的， 但是连接非德国系的设备， 接口 就是问题了，我公司提供各种接

40、口输出的仪表，可以解决这样的问题。 串行：时间上，数据按照约定，有先后；空间上，所有位数的数据都在一组线缆上（先后） 发出。 为什么叫为什么叫“绝对型编码器绝对型编码器”？ “绝对型编码器”相对于“增量型编码器”而言。 “绝对型编码器”使用某种方式表示并记忆物体的绝对位置，角度和圈数。即一旦位置，角度 和圈数固定，什么时候编码器的示值都唯一固定，包括停电后投电。“增量型编码器”做不到 这一点。一般“增量型编码器”输出两个 A、B 脉冲信号，和一个 Z(L)零位信号，A、B 脉冲 互差 90 度相位角。通过脉冲计数可以知道位置，角度和圈数增量，通过 A,B 脉冲信号超前 编码器基础知识整理 we

41、enjoy123 或滞后可以知道方向， 停电后， 必须从约定的基准重新开始计数。 “增量型编码器”表示位置， 角度和圈数需要做后处理，重新投电要做“复零”操作，所以，“增量型编码器”比“绝对型编码 器”在价格上便宜许多。 串行编码器应该都是绝对式的串行编码器应该都是绝对式的? 串行是指按时间约定，串行输出数字编码信号，基本是绝对的，但也有一些增量编码器，通 过内置电池记忆原点，其也可以通过串行输出位置值，如电池线不联，还是增量编码器，此 也称为伪绝对值编码器，在一些日本伺服系统中较多见。其本质其实还是增量编码器。 请简单介绍：请简单介绍：RS-232、RS-422 与与 RS-485 标准及应

42、用？标准及应用？ RS-232、RS-422 与 RS-485 都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制 订并发布的。 目前 RS-232 是 PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232 被定义为一种在 低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232 采取不平衡传输方式，即所谓单端通 讯。 RS-422、RS-485 与 RS-232 不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使 用一对双绞线，将其中一线定义为 A，另一线定义为 B。 通常情况下，发送驱动器 A、B 之间的正电平在+2+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2 6V，是另一个逻辑状态。

43、另有一个信号地 C，在 RS-485 中还有一“使能”端，而在 RS-422 中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端 起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的， 所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。 如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485 可以采用二线与四线方 式，二线制可实现真正的多点双向通信。 RS-485 与 RS-422 的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485 是-7V 至+12V 之间， 而

44、RS-422 在-7V 至+7V 之间，RS-485 接收器最小输入阻抗为 12kRS-422 是 4k；由于 RS-485 满足所有 RS-422 的规范，所以 RS-485 的驱动器可以用在 RS-422 网络中应用。 旋转编码器的技术术语旋转编码器的技术术语 编码 光光电电 光电 编码 的扇 发光 接下 码器 增增量量 原原理理 增量 图图解解 码器基础知识整 电电旋转编码旋转编码器器 电旋转编码器 码器轴与机器 扇区构成。 光二极管(LED 下来，光敏二 器的输出以数 量量型编码器 型编码器 理理 量型编码器码 一个或多个外 “n”个相同 其中 “n” 是编 一个内侧轨道 考点，每旋转

45、 解解和设置 和设置 整理 器器工作原理工作原理 器是角度位置 器转动轴以机 D) 发光穿过 二极管产生电 数字信号方式 码盘包括2 种 外侧轨道(A 同的不透明和 编码器的分辨 道，仅有一个 转一周后重新 置检测传感器 机械方式连接 过码盘透明扇 信号，放大并 式表示轴转动 种轨道： 和B 通道)， 和透明的扇区 辨率或者周期 个窗口，作为 新定位(0 置 weenjoy123 。 ， 轴旋转带动 区，由光敏二 并转换成数字 的角度位置。 由 区组成， 期数。 为参 置位)。 动码盘旋转， 二极管检测到 字信号，发给 。 mzzh1 码盘由一系 到。 给PLC 或者变 系列不透明和 变频器。

46、这样 透明 样，编 编码 光信 ? ? 从底 周期 周期 相移 实实时时 排排列列 ? ? 三三光光 ? - 3 - 光 - 光 ( 最 这些 绝绝对对 原原理理 绝对 均分 都有 MSB 下一 错出 分之 之一 低位 为2 这个 旋转 码器基础知识整 信号处理( 发 通道A 和B 90 )。 电子元件遵 底部看，通道 期：360 电 期比率：180 移：90 电气 时时差分光学差分光学读读 列列的光敏元的光敏元件件 编码器轴径 通道A 和B 光光源发射 源发射 即使在下面 个光源中有 光源减弱( 最 光学元件上沾 最多为30%)。 些优点增加了 对对型编码器 型编码器 理理 对型编码器的 分

47、配到交替出 有自己的发射 ( 最高位) 一个轨道被分 出现。与前面 之一转。接下 一转、 十六分之 位)， 并提供最 的 “n” 次方 个代码可以是 转一周后，会 整理 发光二极管 + 的光敏元件 遵循实时差分 道B ( 上升沿 电气 电气 1 气 25% 读读数的优点 数的优点 件件读数 读数 径向游隙大于 的相移可以 面的情况下也 有一个出现故 最多为30%)， 沾有灰尘，降 了XCC 编码器 的码盘由“n” 出现的不透明 射器和接收器 轨道的读数 分为4 个区， 面的轨道读数 下来的轨道依 之一转， 以此 最后的精确数 方。 因而， 轴的 是二进制码， 会重复同样的 + 光敏二极管 件是排列起来 分测量原理操 沿) 沿顺时针 0% 于30%