編碼器應用技術

1、編碼器應用技術第1頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三光電編碼器原理一編碼器分類及各自特點二編碼器技術規(guī)格三目錄編碼器選型-方法與技巧三第2頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三 光電編碼器可以定義為： 一種通過光電轉(zhuǎn)換，將輸至軸上的機械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測。 光電編碼器是一種集光、機、電為一體的數(shù)字化檢測裝置，它具有分辨率高、精度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用可靠、易于維護、性價比高等優(yōu)點。典型的光電編碼器由碼盤（Disk）、檢測光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號轉(zhuǎn)換電路）及機械

2、部件等組成。 增量式光電編碼器的特點是每產(chǎn)生一個輸出脈沖信號就對應于一個增量位移，但是不能通過輸出脈沖區(qū)別出是在哪個位置上的增量。 一般來說，增量式光電編碼器輸出A，B兩相互差90電度角的脈沖信號（即所謂的兩組正交輸出信號），從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。同時還有用作參考零位的Z相標志（指示）脈沖信號，碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，只發(fā)出一個標志信號，標志脈沖通常用來指示機械位置或?qū)Ψe累量清零。 光電編碼器原理第3頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三光電編碼器原理第4頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三光電編碼器原理一編碼器分類及各自特點二編碼器技術規(guī)格三目錄編碼器

3、選型與安裝應用三第5頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三一般來說，根據(jù)光電編碼器產(chǎn)生脈沖的方式不同，可以分為增量式和絕對式；按編碼器運動部件的運動方式來分，可以分為旋轉(zhuǎn)式和直線式；按輸出信號的不同，可以分為模擬量編碼器和數(shù)字編碼器。編碼器分類及各自特點第6頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點第7頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點第8頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點省線式編碼器第9頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器

4、分類及各自特點絕對值編碼器絕對值編碼器光碼盤上有許多道由里至外的刻線碼道，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n個光柵讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方變化的唯一的二進制編碼（格雷碼?。?，這就稱為n位絕對值編碼器。絕對值編碼器由機械位置決定每個位置的唯一性，每個位置的編碼是唯一且絕對的，所以稱為絕對值編碼器。它不受停電、干擾的影響。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，什么時候就可以去讀取它的值。這樣，編碼器的抗干擾性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條上由透光和不透光的

5、扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進制數(shù)碼的位數(shù)，顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有N位二進制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。 第10頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點絕對值編碼器碼制與碼盤絕對式光電編碼器的碼盤按照其所用的碼制可以分為二進制碼碼盤、循環(huán)碼（格雷碼）碼盤、十進制碼碼盤、六十進制碼（度、分、秒進制）碼盤等。4位二元碼盤（二進制、格雷碼）。圖中黑、白色分別表示透光、不透光區(qū)域。第11頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點絕對值編碼器（a)圖示是一個4

6、位二進制碼盤，它的最里圈碼道為第1碼道，半圈透光半圈不透光，對應于最高位C1，最外圈為第n碼道，共分成2的 n次方個亮暗間隔，對應于最低位Cn。 n位二元碼盤最小分辨率為：碼盤轉(zhuǎn)角（單位：）與轉(zhuǎn)換出的二進制數(shù)碼C1、C2Cn及十進制數(shù)N的對應關系為：第12頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點絕對值編碼器4位循環(huán)碼盤，它與二進制碼盤相同的是，碼道數(shù)也等于數(shù)碼位數(shù)，因此最小分辨率也是按公式360/ 2 n求得.最內(nèi)圈也是半圈透光半圈不透光，對應R1位，最外圈是第n碼道，對應R n位。與二進制碼盤不同的是：其第2碼道也是一半透光一半不透光，第i碼道分為2的

7、i-1次方個黑白間隔，第i碼道的黑白分界線與第i-1碼道的黑白分界線錯開360/ 2 i。循環(huán)碼盤轉(zhuǎn)到相鄰區(qū)域時，編碼中只有一位發(fā)生變化。 第13頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點絕對值編碼器十進制數(shù)自然二進制數(shù)格雷碼十進制數(shù)自然二進制數(shù)格雷碼000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000 一種自然二

8、進制碼與格雷碼的對照表第14頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點絕對值編碼器旋轉(zhuǎn)單圈絕對值編碼器，以轉(zhuǎn)動中測量光碼盤各碼道刻線，以獲取唯一的一組編碼，當轉(zhuǎn)動超過360時，編碼又回到原點，這樣就不符合絕對編碼唯一的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)360以內(nèi)的測量，稱為單圈絕對值編碼器.絕對值多圈有機械齒輪組絕對計圈與電子增量計圈等多種（還有其他計圈方式，但不多見）。內(nèi)部機械齒輪組轉(zhuǎn)動絕對計圈，不僅每圈位置是絕對的，而且圈數(shù)也是絕對值的，稱為絕對值真多圈。類似于鐘表，有了60min,內(nèi)部齒輪計一個位置，就是1點鐘，這樣就可以有12h60min的量程。但是這樣

9、的話，圈數(shù)就有個范圍（12h），例如現(xiàn)在多圈絕對值編碼器較多的4096圈和65536圈兩種。電子增量計圈，通過電池記憶圈數(shù)，實際上是單圈絕對，多圈增量，其好處是省掉了一組機械齒輪，經(jīng)濟、體積小且沒有圈數(shù)限制，似乎也不錯，但是它畢竟是多圈增量的，不能算真正意義上的絕對值。什么是真正意義上的絕對值？就是不依賴于前次歷史的直接讀數(shù)。電子增量計圈在停電后，由于電池低功耗的要求，移動的速度與范圍其實是有限制的，另外加上電池的原因，可靠性方面還是有疑問的，例如高速中的漏圈、干擾中的錯圈、正好在12鐘位置的抖動錯圈、電池失效錯圈。尤其是如果計圈失誤，反而無法找到原來的絕對位置。第15頁，共40頁，2022年

10、，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點正余弦編碼器第16頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點旋轉(zhuǎn)變壓器第17頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點編碼器信號輸出形式增量式光電編碼器的信號輸出形式有：集電極開路輸出（Open Collector）、電壓輸出（Voltage Output）、線驅(qū)動輸出（Line Driver）、互補型輸出（Complementally Output）和推挽式輸出（Totem Pole）。第18頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特

11、點絕對值編碼器絕對值編碼器信號輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出幾種第19頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點絕對值編碼器絕對值編碼器信號輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出幾種第20頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點第21頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點第22頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器分類及各自特點第23頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三光電編碼器原理一編碼器分類及各

12、自特點二編碼器技術規(guī)格三目錄編碼器選型與安裝應用三第24頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三在增量式光電編碼器的使用過程中，對于其技術規(guī)格通常會提出不同的要求，其中最關鍵的就是它的分辨率、精度、輸出信號的穩(wěn)定性、響應頻率、信號輸出形式。編碼器技術規(guī)格許多品牌伺服電機采用17位編碼器，標稱分辨率可達17位，即131072脈沖/轉(zhuǎn)，有的甚至采用20位編碼器，標稱分辨率達到1048576脈沖/轉(zhuǎn)。實際上，17位編碼器采用的是2048線/圈（有的甚至只有512線/圈）的碼盤，通過64倍電子鎖相環(huán)分頻，獲得131072脈沖/轉(zhuǎn)的名義分頻率。以目前電子技術，理論上可以實現(xiàn)無限細分，但

13、只有碼盤光柵數(shù)目才代表了編碼器真正的絕對物理分辨能力，也就是說，17位光電編碼盤（只有2048線）的絕對物理定位精度仍遜色于2500線的光電編碼盤。第25頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器技術規(guī)格第26頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器技術規(guī)格第27頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器技術規(guī)格 編碼器的開關頻率 第28頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三光電編碼器原理一編碼器分類及各自特點二編碼器技術規(guī)格三目錄編碼器選型-方法與技巧三第29頁，共40頁，2022年，5月20日，12點1

14、9分，星期三編碼器選型 -方法與技巧第30頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器選型 -方法與技巧第31頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器選型 -方法與技巧第32頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器選型 -方法與技巧從行業(yè)來看編碼器的選型第33頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器選型 -方法與技巧主要品牌第34頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器選型 -方法與技巧主要品牌第35頁，共40頁，2022年，5月20日，12點19分，星期三編碼器選型 -方法與技巧主要品牌第