增量式絕對(duì)值編碼器概述教學(xué)課件

1、編碼器 1 認(rèn)識(shí)編碼器 2 編碼器的分類 3 絕對(duì)值編碼器 4 增量式編碼器 5 兩種編碼器比較 6 編碼器的使用主講：劉水兵第1頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器1 認(rèn)識(shí)編碼器 編碼器（encoder）是將信號(hào)（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器是傳感器（sensor）的一種，主要用于測(cè)量機(jī)械運(yùn)動(dòng)的角位移，通過角位移可計(jì)算出機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置，速度等。第2頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器軸式電信號(hào)二進(jìn)制編碼脈沖套式第3頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器2 編碼器的分類第4頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器第5頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器3 絕對(duì)值編碼器 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

2、線、8線、16線編排，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(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。絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)。第6頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器LED光敏元件第7頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器（1）用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量，稱為單圈絕對(duì)值編碼器。（2）反之，則需要使用多圈絕對(duì)值編碼器。根據(jù)鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過齒輪傳動(dòng)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(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍，這樣的絕對(duì)編碼

3、器就稱為多圈式絕對(duì)編碼器。第8頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器絕對(duì)值編碼器的輸出形式：絕對(duì)值編碼器信號(hào)輸出有并行輸出、串行SSI輸出、現(xiàn)場(chǎng)總線型輸出、變送一體型輸出。并行輸出：并行輸出的每一根線代表一個(gè)位，編碼器有多少位即有多少根輸出線，組成一個(gè)唯一的位置編碼，所以需要的PLC輸入點(diǎn)會(huì)很多。代碼一般為BCD或者格雷碼。（同步串行）串行SSI輸出：這種輸出可靠性高，傳輸距離遠(yuǎn)。但是不能跟s7-200直接連接，需要s7-300以上系列PLC。第9頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器（異步串行）現(xiàn)場(chǎng)總線型輸出：比較熟悉的如，ModbusRTU輸出、Profibus-DP輸出等。該類編碼器可以與s7-200PLC通信連接使用，使

4、用方便，成本低。變送一體型輸出：這種輸出型信號(hào)已經(jīng)在編碼器內(nèi)換算后直接變送輸出，常用的有模擬量420mA輸出、RS485數(shù)字輸出或者兩者同時(shí)輸出，即為雙輸出型編碼器。（這里實(shí)物介紹并行輸出和現(xiàn)場(chǎng)總線ModbusRTU輸出型編碼器）第10頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器Q&A環(huán)節(jié)關(guān)于絕對(duì)值編碼器大家提出問題，相互討論學(xué)習(xí)。第11頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器4 增量式編碼器編碼器每旋轉(zhuǎn)一定角度會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖，即輸出脈沖隨角位移的增加而累加。增量式編碼器一般與PLC的高速計(jì)數(shù)器配合使用。原理圖：第12頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器增量式編碼器根據(jù)通道數(shù)目，可將其分為：1）單通道增量式編碼器，內(nèi)部只有一對(duì)光電耦合器，只能產(chǎn)生一個(gè)脈

5、沖序列。2）雙通道增量式編碼器，此種編碼器一般有AB兩相，編碼器內(nèi)部有兩對(duì)光電耦合器，輸出相位差為90的兩組脈沖序列，此種輸出可以判斷旋轉(zhuǎn)方向。第13頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器3）三通道增量式編碼器，內(nèi)部除了有雙通道增量式編碼器的兩對(duì)光電耦合外，在脈沖碼盤的另外一個(gè)通道有1個(gè)透光段，每轉(zhuǎn)1圈，輸出1個(gè)脈沖，該脈沖稱為Z相零位脈沖，用做系統(tǒng)清零信號(hào)，或坐標(biāo)的原點(diǎn)，以減少測(cè)量的積累誤差。（這里實(shí)物講解此種編碼器）第14頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器增量編碼器輸出信號(hào)：3通道信號(hào)在雙通道編碼器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)零位信號(hào)，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位一般測(cè)長(zhǎng)度使用該信號(hào)，測(cè)速一般不使用該信號(hào)。 信號(hào)輸出如圖： 1 可以檢測(cè)速度 2

6、 可以檢測(cè)旋轉(zhuǎn)方向 3 可以定位通道A通道 B通道Z第15頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器4）六通道增量式編碼器，在三通道編碼器的基礎(chǔ)上將每一通道信號(hào)增加一個(gè)反向輸出，即為6通道編碼器，反向信號(hào)的存在主要是為了消除干擾及補(bǔ)償損耗，以便可以長(zhǎng)距離的傳輸。信號(hào)輸出如圖：第16頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器Q&A環(huán)節(jié)關(guān)于增量式編碼器，大家提出問題，相互討論學(xué)習(xí)。第17頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器5 兩種編碼器比較 增量編碼器絕對(duì)值編碼器傳送在一轉(zhuǎn)中每一步的唯一的位置信息位置信息一直可用,即使在斷電或電源出現(xiàn)故障時(shí)一般應(yīng)用于角度測(cè)量、位置檢測(cè)及往復(fù)運(yùn)動(dòng)一般用來測(cè)試速度與方向也可以用角度測(cè)量，但在斷電或電源出現(xiàn)故障時(shí)位置信息丟失，需

7、找零。第18頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器6 編碼器的使用角位移測(cè)量1）絕對(duì)值編碼器絕對(duì)值編碼器每一個(gè)角度位置都有一個(gè)固定的編碼，只要讀出該編碼即可確定位置，即角位移。根據(jù)編碼器的精度可知單圈360度對(duì)應(yīng)的位置數(shù)。2）增量式編碼器增量式編碼器根據(jù)其精度，例如1000脈沖/圈，可知編碼器每旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生1000個(gè)脈沖，一個(gè)脈沖代表（360/1000），多圈計(jì)數(shù)時(shí)，脈沖一直累加即可知道對(duì)應(yīng)角位移。第19頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器編碼器測(cè)量直線位移的方式編碼器裝在絲杠末端位置反饋x 已知螺距t，通過測(cè)量滾珠絲杠的角位移，間接獲得工作臺(tái)的直線位移x，構(gòu)成位置半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。xt/360 第20頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器螺母絲杠螺距x=？ 設(shè):螺距t=4mm，絲杠在4s時(shí)間里轉(zhuǎn)動(dòng)了10圈，求:絲杠的平均轉(zhuǎn)速n(r/min)及螺母移動(dòng)了多少毫米？螺母移動(dòng)的平均速度v又為多少？ 螺距例題：第21頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器xx 編碼器裝在絲杠末端與前端（和伺服電動(dòng)機(jī)同軸）在位置控制精度上有什么區(qū)別？末端安裝包含了絲杠的傳動(dòng)誤差，反饋位置控制精度更高第22頁(yè)，共26頁(yè)。編碼器絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝有高速端安裝、低速端安裝、輔助機(jī)械裝置安裝等多種形