編碼器內(nèi)部PNPNPN詳解說明有圖示

-.z.編碼器輸出信號(hào)類型一般情況下，從編碼器的光電檢測器件獲取的信號(hào)電平較低，波形也不規(guī)則，不能直接用于控制、信號(hào)處理和遠(yuǎn)距離傳輸，所以在編碼器內(nèi)還需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、整形等處理。經(jīng)過處理的輸出信號(hào)一般近似于正弦波或矩形波，因?yàn)榫匦尾ㄝ敵鲂盘?hào)容易進(jìn)行數(shù)字處理，所以在控制系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛。增量式光電編碼器的信號(hào)輸出有集電極開路輸出、電壓輸出、線驅(qū)動(dòng)輸出和推挽式輸出等多種信號(hào)形式。1集電極開路輸出集電極開路輸出是以輸出電路的晶體管發(fā)射極作為公共端，并且集電極懸空的輸出電路。根據(jù)使用的晶體管類型不同，可以分為NPN集電極開路輸出（也稱作漏型輸出，當(dāng)邏輯1時(shí)輸出電壓為0V，如圖2-1所示）和PNP集電極開路輸出（也稱作源型輸出，當(dāng)邏輯1時(shí)，輸出電壓為電源電壓，如圖2-2所示）兩種形式。在編碼器供電電壓和信號(hào)接受裝置的電壓不一致的情況下可以使用這種類型的輸出電路。圖2-1NPN集電極開路輸出圖2-2PNP集電極開路輸出對(duì)于PNP型的集電極開路輸出的編碼器信號(hào)，可以接入到漏型輸入的模塊中，具體的接線原理如圖2-3所示。注意：PNP型的集電極開路輸出的編碼器信號(hào)不能直接接入源型輸入的模塊中。圖2-3PNP型輸出的接線原理對(duì)于NPN型的集電極開路輸出的編碼器信號(hào)，可以接入到源型輸入的模塊中，具體的接線原理如圖2-4所示。注意：NPN型的集電極開路輸出的編碼器信號(hào)不能直接接入漏型輸入的模塊中。圖2-4NPN型輸出的接線原理2.2電壓輸出型電壓輸出是在集電極開路輸出電路的基礎(chǔ)上，在電源和集電極之間接了一個(gè)上拉電阻，這樣就使得集電極和電源之間能有了一個(gè)穩(wěn)定的電壓狀態(tài)，如圖2-5。一般在編碼器供電電壓和信號(hào)接受裝置的電壓一致的情況下使用這種類型的輸出電路。圖2-5電壓輸出型2.3推挽式輸出推挽式輸出方式由兩個(gè)分別為PNP型和NPN型的三極管組成，如圖2-6所示。當(dāng)其中一個(gè)三極管導(dǎo)通時(shí)，另外一個(gè)三極管則關(guān)斷，兩個(gè)輸出晶體管交互進(jìn)行動(dòng)作。這種輸出形式具有高輸入阻抗和低輸出阻抗，因此在低阻抗情況下它也可以提供大*圍的電源。由于輸入、輸出信號(hào)相位相同且頻率*圍寬，因此它還適用于長距離傳輸。推挽式輸出電路可以直接與NPN和PNP集電極開路輸入的電路連接，即可以接入源型或漏型輸入的模塊中。圖2-6推挽式輸出2.4線驅(qū)動(dòng)輸出如圖2-7所示，線驅(qū)動(dòng)輸出接口采用了專用的IC

芯片，輸出信號(hào)符合RS-422標(biāo)準(zhǔn)，以差分的形式輸出，因此線驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)抗干擾能力更強(qiáng)，可以應(yīng)用于高速、長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊?，同時(shí)還具有響應(yīng)速度快和抗噪聲性能強(qiáng)的特點(diǎn)。圖2-7線驅(qū)動(dòng)輸出說明：除了上面所列的幾種編碼器輸出的接口類型外，現(xiàn)在好多廠家生產(chǎn)的編碼器還具有智能通信接口，比如PROFIBUS總線接口。這種類型的編碼器可以直接接入相應(yīng)的總線網(wǎng)絡(luò)，通過通信的方式讀出實(shí)際的計(jì)數(shù)值或測量值，這里不做說明。3高速計(jì)數(shù)模塊與編碼器的兼容性高速計(jì)數(shù)模塊主要用于評(píng)估接入模塊的各種脈沖信號(hào)，用于對(duì)編碼器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和測量等。西門子SIMATICS7的全系列產(chǎn)品都有支持高速計(jì)數(shù)功能的模塊，可以適應(yīng)于各種不同場合的應(yīng)用。根據(jù)產(chǎn)品功能的不同，每種產(chǎn)品高速計(jì)數(shù)功能所支持的輸入信號(hào)類型也各不相同，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或產(chǎn)品選型時(shí)要特別注意。下表3-1給出了西門子高速計(jì)數(shù)產(chǎn)品與編碼器的兼容性信息，供選型時(shí)參考。表3-1高速計(jì)數(shù)產(chǎn)品與編碼器的兼容性SIMATICS7

系列產(chǎn)品增量型編碼器絕對(duì)值編碼器24VPNP24VNPN24V推挽式5V

差分SSIS7-200/S7-200SmartCPU

集成的HSC√√√--S7-1200CPU

集成的HSC√√√--S7-300CPU31*C

集成的

HSC√-√--FM350-1√√√√-FM350-2√-√--SM338----√S7-400FM450-1√√√√-ET200S1Count24V√√√--1Count5V---√-1SSI----√S7-1500

TMCount2*24V√√--TMPosInput2---√√ET200SP

TMCount1*24V√√√--TMPosInput1---√√√兼容；-不兼容4編碼器使用的常見問題4.1編碼器選型時(shí)要考慮哪些參數(shù)在編碼器選型時(shí)，可以綜合考慮以下幾個(gè)參數(shù)：編碼器類型：根據(jù)應(yīng)用場合和控制要求確定選用增量型編碼器還是絕對(duì)性編碼器。輸出信號(hào)類型：對(duì)于增量型編碼根據(jù)需要確定輸出接口類型（源型、漏型）。信號(hào)電壓等級(jí)：確認(rèn)信號(hào)的電壓等級(jí)（DC24V、DC5V等）。最大輸出頻率：根據(jù)應(yīng)用場合和需求確認(rèn)最大輸出頻率及分辨率、位數(shù)等參數(shù)。安裝方式、外形尺寸：綜合考慮安裝空間、機(jī)械強(qiáng)度、軸的狀態(tài)、外觀規(guī)格、機(jī)械壽命等要求。4.2如何判斷編碼器的好壞可以通過以下幾種方法判斷編碼器的好壞：將編碼器接入PLC的高速計(jì)數(shù)模塊，通過讀取實(shí)際脈沖個(gè)數(shù)或碼值來判斷編碼器輸出是否正確。通過示波器查看編碼器輸出波形，根據(jù)實(shí)際的輸出波形來判斷編碼器是否正常。通過萬用表的電壓檔來測量編碼器輸出信號(hào)電壓來判斷編碼器是否正常，具體操作方法如下：1）編碼器為NPN晶體管輸出時(shí)，用萬用表測量電源正極和信號(hào)輸出線之間的電壓導(dǎo)通時(shí)輸出電壓接近供電電壓關(guān)斷時(shí)輸出電壓接近0V2）編碼器為PNP晶體管輸出時(shí)，用萬用表測量測量電源負(fù)極和信號(hào)輸出線之間的電壓導(dǎo)通時(shí)輸出電壓接近供電電壓關(guān)斷時(shí)輸出電壓接近0V4.3計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確的原因及相應(yīng)的避免措施在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)致計(jì)數(shù)或測量不準(zhǔn)確的原因很多，其中主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：編碼器安裝的現(xiàn)場環(huán)境有抖動(dòng)，編碼器和電機(jī)軸之間有松動(dòng)，沒有固定緊。旋轉(zhuǎn)速度過快，超出編碼器的最高響應(yīng)頻率。編碼器的脈沖輸出頻率大于計(jì)數(shù)器輸入脈沖最高頻率。信號(hào)傳輸過程中受到干擾。針對(duì)以上問題的避免措施：檢查編碼器的機(jī)械安裝，是否打滑、跳齒、齒輪齒隙是否過大等。計(jì)算一下最高脈沖頻率，是否接近或超過了極限值。確保高速計(jì)數(shù)模塊能夠接收的最大脈沖頻率大于編碼器的脈沖輸出頻率。檢查信號(hào)線是否過長，是否使用屏蔽雙絞線，按要求做好接地，并采取必要抗干擾措施。4.4空閑的編碼器信號(hào)線該如何處理在實(shí)際的應(yīng)用中，可能會(huì)遇到不需要或者模塊不支持的信號(hào)線，例如：對(duì)于帶零位信號(hào)的AB正交編碼器（A、B、N），模塊不支持N相輸入或者不需要Z信號(hào)。對(duì)于差分輸出信號(hào)（A、/A，B、/B，N、/N），模塊不支持反向信號(hào)（/A，/B，/N）的輸入。對(duì)于這些信號(hào)線，不需要特殊的處理，可以直接放棄不用！4.5增量信號(hào)多重評(píng)估能否提高計(jì)數(shù)頻率對(duì)于增量信號(hào)，可以組態(tài)多重評(píng)估模式，包括雙重評(píng)估和四重評(píng)估。四重評(píng)估是指同時(shí)對(duì)信號(hào)A和B的正跳沿和負(fù)跳沿進(jìn)行判斷，進(jìn)而得到計(jì)數(shù)值，如圖4-1所示。對(duì)于四重評(píng)估的模式，因?yàn)閷?duì)一個(gè)脈沖進(jìn)行了四倍的處理（四次評(píng)估），所以讀到的計(jì)數(shù)值是實(shí)際輸入脈沖數(shù)的四倍，通過對(duì)信號(hào)的多重評(píng)估可以提高測量的分辨率