絕對值編碼器

1、增量型編碼器與絕對型編碼器的區(qū)分編碼器如以信號原理來分，有增量型編碼器,絕對型編碼器。增量型編碼器 (旋轉(zhuǎn)型)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（相對于一個周波為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

2、，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510000線。信號輸出: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備接口應與編碼器對應。信號連接編碼器的脈沖信號一般連接計數(shù)器、PLC、計算機，PL

3、C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，衰減最小，抗干擾最佳，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。增量式編碼器的問題：增量型編碼器存在零點累計誤差，抗干擾較差，接收設備的停機需斷電記憶，開機應找零或參考位等問題，這些問題如選用絕對型編

4、碼器可以解決。增量型編碼器的一般應用:測速，測轉(zhuǎn)動方向，測移動角度、距離(相對)。絕對型編碼器（旋轉(zhuǎn)型）絕對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，在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。絕對編碼器由機械位置決定的每個位置是唯一的，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。單圈絕對值編碼

5、器和多圈絕對值編碼器旋轉(zhuǎn)單圈絕對值編碼器，以轉(zhuǎn)動中測量光電碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，當轉(zhuǎn)動超過360度時，編碼又回到原點，這樣就不符合絕對編碼唯一的原則，這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量，稱為單圈絕對值編碼器。如果要測量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍，就要用到多圈絕對值編碼器。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，這樣的絕對編碼器就稱為多圈式絕對編碼器，它同樣是由機械位置確定編碼，每個位置編碼唯一不重復，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

6、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。絕對值編碼器信號輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出1 并行輸出：絕對值編碼器輸出的是多位數(shù)碼（格雷碼或純二進制碼），并行輸出就是在接口上有多點高低電平輸出，以代表數(shù)碼的1或0，對于位數(shù)不高的絕對編碼器，一般就直接以此形式輸出數(shù)碼，可直接進入PLC或上位機的I/O接口，輸出即時，連接簡單。但是并行輸出有如下問題：1。必須是格雷碼，因為如是純二進制碼，在數(shù)據(jù)刷新時可能有多位變化，讀數(shù)會在短時間里造成錯碼。2。所有接口必須確保連接好，因為如有個別連接不良點，該點電位始終是0，

7、造成錯碼而無法判斷。3。傳輸距離不能遠，一般在一兩米，對于復雜環(huán)境，最好有隔離。4。對于位數(shù)較多，要許多芯電纜，并要確保連接優(yōu)良，由此帶來工程難度，同樣，對于編碼器，要同時有許多節(jié)點輸出，增加編碼器的故障損壞率。2 串行SSI輸出：串行輸出就是通過約定，在時間上有先后的數(shù)據(jù)輸出，這種約定稱為通訊規(guī)約，其連接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。由于絕對值編碼器好的廠家都是在德國，所以串行輸出大部分是與德國的西門子配套的，如SSI同步串行輸出。SSI接口(RS422模式)，以兩根數(shù)據(jù)線、兩根時鐘線連接，由接收設備向編碼器發(fā)出中斷的時鐘脈沖，絕對的位置值由編碼器與時鐘脈沖同步

8、輸出至接收設備。由接收設備發(fā)出時鐘信號觸發(fā),編碼器從高位(MSB)開始輸出與時鐘信號同步的串行信號.串行輸出連接線少，傳輸距離遠，對于編碼器的保護和可靠性就大大提高了。一般高位數(shù)的絕對編碼器都是用串行輸出的。3 現(xiàn)場總線型輸出現(xiàn)場總線型編碼器是多個編碼器各以一對信號線連接在一起，通過設定地址， 用通訊方式傳輸信號，信號的接收設備只需一個接口，就可以讀多個編碼器信號?？偩€型編碼器信號遵循RS485的物理格式，其信號的編排方式稱為通訊規(guī)約，目前全世界有多個通訊規(guī)約，各有優(yōu)點，還未統(tǒng)一，編碼器常用的通訊規(guī)約有如下幾種：PROFIBUS-DP； CAN； DeviceNet； Interbus等總線型

9、編碼器可以節(jié)省連接線纜、接收設備接口，傳輸距離遠，在多個編碼器集中控制的情況下還可以大大節(jié)省成本。4變送一體型輸出 我公司提供的GPMV0814、GPMV1016絕對編碼器，其信號已經(jīng)在編碼器內(nèi)換算后直接變送輸出，其有模擬量420mA輸出、RS485數(shù)字輸出、14位并行輸出。連接絕對編碼器的電氣二次設備：連接絕對值編碼器的設備可以是可編程控制器PLC、上位機，也可以是專用顯示信號轉(zhuǎn)換儀表，由儀表再輸出信號給PLC或上位機。1直接進入PLC或上位機：編碼器如果是并行輸出的，可以直接連接PLC或上位機的輸入輸出接點I/O，其信號數(shù)學格式應該是格雷碼。編碼器有多少位就要占用PLC的多少位接點，如果是

10、24伏推挽式輸出，高電平有效為1，低電平為0；如果是集電極開路NPN輸出，則連接的接點也必須是NPN型的，其低電平有效，低電平為1。2編碼器如果是串行輸出的，由于通訊協(xié)議的限制，后接電氣設備必須有對應的接口。例如SSI串行，可連接西門子的S7-300系列的PLC，有SM338等專用模塊，或S7-400的FM451等模塊，對于其他品牌的PLC，往往沒有專用模塊或有模塊也很貴。3編碼器如是總線型輸出，接受設備需配專用的總線模塊，例如PROFIBUS-DP。但是，如選擇總線型輸出編碼器，在編碼器與接收設備PLC中間，就無法加入其他顯示儀表，如需現(xiàn)場顯示，就要從PLC 再轉(zhuǎn)出信號給與信號匹配的顯示儀表

11、。作為位置檢測的傳感器，現(xiàn)在普遍采用了絕對位置測量，為保證高精度、高位數(shù)絕對型傳感器的數(shù)據(jù)傳輸可靠性,目前世界上通常采用先進的SSI(synchronous-serial interface同步串行介面)輸出技術(shù),信號傳輸只需2根時鐘線,2根數(shù)據(jù)線,另外配以2根電源線,僅需6根線即可達到工作及傳輸?shù)哪康?通過SSI轉(zhuǎn)換模塊,傳感器輸出的信號就可進行計算.格雷碼格雷碼(Gray code),又叫循環(huán)二進制碼或反射二進制碼在數(shù)字系統(tǒng)中只能識別0和1，各種數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換為二進制代碼才能進行處理，格雷碼是一種無權(quán)碼，采用絕對編碼方式，典型格雷碼是一種具有反射特性和循環(huán)特性的單步自補碼，它的循環(huán)、單步特性消

12、除了隨機取數(shù)時出現(xiàn)重大誤差的可能，它的反射、自補特性使得求反非常方便。格雷碼屬于可靠性編碼，是一種錯誤最小化的編碼方式，因為，自然二進制碼可以直接由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，但某些情況，例如從十進制的3轉(zhuǎn)換成4時二進制碼的每一位都要變，使數(shù)字電路產(chǎn)生很大的尖峰電流脈沖。而格雷碼則沒有這一缺點，它是一種數(shù)字排序系統(tǒng)，其中的所有相鄰整數(shù)在它們的數(shù)字表示中只有一個數(shù)字不同。它在任意兩個相鄰的數(shù)之間轉(zhuǎn)換時，只有一個數(shù)位發(fā)生變化。它大大地減少了由一個狀態(tài)到下一個狀態(tài)時邏輯的混淆。另外由于最大數(shù)與最小數(shù)之間也僅一個數(shù)不同，故通常又叫格雷反射碼或循環(huán)碼。下表為幾種自然二進制碼與格雷碼的對照表：十進制數(shù)自然

13、二進制數(shù)格雷碼十進制數(shù)自然二進制數(shù) 格雷碼 0 0000 0000 8 1000 1100 1 0001 0001 9 1001 1101 2 0010 0011 10 1010 1111 3 0011 0010 11 1011 1110 4 0100 0110 12 1100 1010 5 0101 0111 13 1101 1011 6 0110 0101 14 1110 1001 7 0111 0100 15 1111 1000 一般的,普通二進制碼與格雷碼可以按以下方法互相轉(zhuǎn)換:格雷碼-二進制碼（解碼）：從左邊第二位起，將每位與左邊一位解碼后的值異或，作為該位解碼后的值（最左邊一位依然不變）.數(shù)學(計算機)描述：原碼：p0n；格雷碼：c0n(nN)；編碼：c=G(p)；解碼：p=F(c)；書寫時從左向右標號依次減小.編碼：c=p XOR pi+1(iN,0in-1)，cn=pn；解碼：p