編碼器的原理

1、編碼器的原理編碼器的原理 一、編碼器的介紹 二、編碼器的分類 三、常用編碼器的工作原理 四、編碼的輸出及接口 五、編碼器的應(yīng)用及安裝 編碼器的介紹 編碼器Encoder為傳感器(Sensor)類的一種，主要 用來(lái)檢測(cè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、位置、角度、 距離或計(jì) 數(shù)，除了應(yīng)用在機(jī)械外，許多的馬達(dá)控制如伺服馬達(dá) 均需配備編碼器以供馬達(dá)控制器作為換相、速度及位 置的檢出。 編碼器 模擬量編碼器 數(shù)字編碼器 旋轉(zhuǎn)變壓器 Sin/Cos 編碼器 增量編碼器 絕對(duì)值編碼器 A, A, B, B, C, C _ 格雷碼 二進(jìn)制碼 編碼器的分類編碼器的分類 1） 利用光電耦合器掃描安裝在機(jī)械軸上的分割成斷的圓盤 。

2、 機(jī)械代碼被轉(zhuǎn)換為成比例的電氣脈沖信號(hào)。機(jī)械代碼被轉(zhuǎn)換為成比例的電氣脈沖信號(hào)。 數(shù)字型編碼器原理數(shù)字型編碼器原理 數(shù)字式編碼器的原理 2） 光源（一般為L(zhǎng)ED）會(huì)向接收器（可能 是一 個(gè)光電二極管）發(fā)出一道狹窄的光束。光源和 接收器都被嚴(yán)格安裝在旋轉(zhuǎn)連接軸承的靜止部 位。編碼器是一個(gè)帶有透明開(kāi)口或小窗的遮光 圓盤，被安裝在軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)部位。 光電式數(shù)字編碼器的原理 軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器會(huì)讓光束交替通過(guò)（透過(guò)圓盤上的 小窗口）。光電二極管則隨著位置的變化輸出對(duì)應(yīng)的高電 平或低電平信號(hào)。光電二極管的輸出可以通過(guò)專門的電路 ，轉(zhuǎn)化為位置和速率信息。 光電式數(shù)字編碼器原理圖 光電發(fā) 射器 編碼盤 并行/串

3、行 轉(zhuǎn)換器 輸入電路 驅(qū)動(dòng)器 單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器 周期 增量編碼器的輸出 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,獲得方 波信號(hào)組合成A、B，-A -B,信號(hào)反向，每組信 號(hào)相差90度相位差（一個(gè)周波位360度） C， 零點(diǎn)校正信號(hào)，碼盤旋轉(zhuǎn)一周輸出一個(gè)信 號(hào) 增量式編碼器的輸出示意圖 增量式編碼器的連接原理 1 單相連接 用與單方向計(jì)數(shù),單向測(cè)速 2A B兩相連接,用于正反向計(jì)數(shù)，用于判斷正反方 向和測(cè)速 3 A B C 三相連接用于帶參考位修正的判斷測(cè)速 4A -A B -B C -C連接，由于帶有對(duì)稱的負(fù)信 號(hào)連接電流對(duì)電纜的磁場(chǎng)貢獻(xiàn)為零，衰減最小 ，抗

4、干擾較強(qiáng)，可以進(jìn)行長(zhǎng)距離輸出 如何進(jìn)行正反向判斷 因?yàn)锳 B兩相相差90度，可以通過(guò)判斷A相在先還是B相 在先，從而判斷正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn) 如何進(jìn)行正反向判斷邏輯圖 CP脈沖 如何進(jìn)行零位校正 編碼器脈沖在傳輸過(guò)程中，可能因?yàn)槟承┰颍ㄈ绺蓴_） 產(chǎn)生脈沖信號(hào)丟失，導(dǎo)致傳輸誤差，此時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行 及時(shí)修正 零位信號(hào) C 編碼器每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)一個(gè)脈沖，稱之為零位脈沖或標(biāo)識(shí)脈 沖，零位脈沖用于決定零位置或標(biāo)識(shí)位置。要準(zhǔn)確測(cè)量零 位脈沖，不論旋轉(zhuǎn)方向，零位脈沖均被作為兩個(gè)通道的高 位組合輸出。由于通道之間的相位差的存在，零位脈沖僅 為脈沖長(zhǎng)度的一半。 零點(diǎn)校正示意圖 增量式編碼器特點(diǎn) 編碼器每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)預(yù)先設(shè)

5、定的角度將輸出一個(gè)脈沖信號(hào)， 通過(guò)統(tǒng)計(jì)脈沖信號(hào)的數(shù)量來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)的角度，因此編碼器 輸出的位置數(shù)據(jù)是相對(duì)的 由于采用固定脈沖信號(hào)，因此旋轉(zhuǎn)角度的起始位可以任意 設(shè)定 由于采用相對(duì)編碼，因此掉電后旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)會(huì)丟失需要 重新復(fù)位 增量式編碼器問(wèn)題 1 增量型編碼器存在零點(diǎn)累計(jì)誤差 2 抗干擾較差， 3 接收設(shè)備的停機(jī)需斷電記憶，開(kāi)機(jī)應(yīng)找 零或參考位等問(wèn)題 絕對(duì)值編碼器的出現(xiàn)正好解決了這些問(wèn)題 絕對(duì)值編碼器原理 絕對(duì)編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線，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(guò)讀取每道刻線的通、暗，獲得 一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的

6、2進(jìn)制編碼（格雷 碼），這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由光電 碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。 通過(guò)一組光電耦合器掃描旋轉(zhuǎn)盤上的代碼圖案。 每一個(gè)位置有其獨(dú)一無(wú)二的代碼。每一個(gè)位置有其獨(dú)一無(wú)二的代碼。 絕對(duì)值編碼器碼盤絕對(duì)值編碼器碼盤 絕對(duì)值編碼器的輸出碼 1 自然二進(jìn)制 碼 0000 0001 0010 0011 0100 2 循環(huán)二進(jìn)制碼（格雷碼 ）0000 0001 0011 0010 0110 格雷碼的特點(diǎn)：相鄰的整數(shù)在他的數(shù)字表示中只 有一個(gè)不同，可避免數(shù)字轉(zhuǎn)換電路中出現(xiàn)很大的 峰值電流（如3-4，0011-0100） 二進(jìn)制-格雷碼 轉(zhuǎn)換格式 ：高位保留 次高

7、位?。?二進(jìn)制）高位與次高位的“異或”運(yùn)算 十進(jìn)制與格雷碼的參照 編碼器的安裝注意事項(xiàng) 機(jī)械方面： 安裝時(shí)注意允許的軸負(fù)載 應(yīng)保證編碼器軸與用戶輸出軸的不同軸度0.20mm，與 軸線的偏角1.5 安裝時(shí)嚴(yán)禁敲擊和摔打碰撞，以免損壞軸系和碼盤 長(zhǎng)期使用時(shí)，定期檢查固定編碼器的螺釘是否松動(dòng) （每 季度一次） 編碼器安裝方式 編碼器在擴(kuò)展軸上 編碼器在實(shí)體軸上 絕對(duì)編碼器 分解器臨近傳感器 通用編碼器安裝在擴(kuò)展軸上 編碼器的安裝注意事項(xiàng) 電氣方面： 接地線應(yīng)盡量粗，一般應(yīng)大于1.5平方 編碼器的輸出線彼此不要搭接，以免損壞輸出電路 編碼器的信號(hào)線不要接到直流電源上或交流電流上，以免 損壞輸出電路 與

8、編碼器相連的電機(jī)等設(shè)備，應(yīng)接地良好，不要有靜電 編碼器屏蔽線的安裝 Connect the shield in the Sub D on the encoder 用屏蔽的D型接口連接編碼器 Connect the shield to the PG fitting of the encoder 編碼器用屏蔽的PG接口連接 Connect the shield to the electronics shield clamp of the inverter 在變換器的電路板上用線卡連接 編碼器的故障及維修方法 (1)編碼器本身故障：是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障，導(dǎo)致其不能產(chǎn)生和輸出正 確的波形。這種

9、情況下需更換編碼器或維修其內(nèi)部器件。 (2)編碼器連接電纜故障：這種故障出現(xiàn)的幾率 最高，維修中經(jīng)常遇到，應(yīng)是優(yōu)先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接 觸不良，這時(shí)需更換電纜或接頭。還應(yīng)特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松 動(dòng)引起開(kāi)焊或斷路，這時(shí)需卡緊電纜。 (3)編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過(guò)低， 通常不能低于4.75V，造成過(guò)低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引 起損耗，這時(shí)需檢修電源或更換電纜。 (4)絕對(duì)式編碼器電池電壓下降：這種故障通常有含義明確的報(bào)警，這時(shí)需更換 電池，如果參考點(diǎn)位置記憶丟失，還須執(zhí)行重回參考點(diǎn)操作。 (5)編碼器電纜屏蔽線未接或脫落：這會(huì)引入干擾信號(hào)，使波形不穩(wěn)定，影響通 信的準(zhǔn)確性，進(jìn)口泵必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。 (6)編碼器安裝松動(dòng)：這種故障會(huì)影響位置控制精度，造成停止和移動(dòng)中位置偏 差量超差，甚至剛一開(kāi)機(jī)即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過(guò)載報(bào)警，請(qǐng)?zhí)貏e注意。 (7)光柵污染：這會(huì)使信號(hào)輸出幅度下降，必須用脫脂棉沾無(wú)水酒精輕輕擦除油污 編碼器的檢修及維護(hù) 1、機(jī)械部分 每月檢查一次系統(tǒng)中機(jī)械連接及配合部分是否因?yàn)闀r(shí)間運(yùn)行引起松動(dòng)， 檢查一下型材支架的連接螺釘是否擰緊 2、電器部分 電器部件通有380V的電壓，未經(jīng)培訓(xùn)人員，嚴(yán)禁擅自操作、開(kāi)啟控制 箱、謹(jǐn)防觸電。 3、不準(zhǔn)任意調(diào)整電控設(shè)備的互鎖裝置、