MC-編碼器信號輸出接口分類和總結(jié)

堡盟編碼器信號輸出接口分類總結(jié)堅固，精準(zhǔn)

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堅固，精準(zhǔn)

編碼器編碼器增量絕對值編碼器

編碼器可以使機(jī)械旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成為電信號，我們通過采樣電信號，從而可以計算出機(jī)械旋轉(zhuǎn)的速度、位置或角度等信息，最終達(dá)到精確測量或精確控制的目的。增量式編碼器是將機(jī)械旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示速度或位移的大小，同時也可判機(jī)械旋轉(zhuǎn)的方向。絕對值式編碼器是將機(jī)械旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成唯一的數(shù)值，用該數(shù)值表示位移、角度或者速度的大小。絕對編碼器由機(jī)械位置確定編碼，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。

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編碼器增量編碼器絕對值編碼器HTLTTL/RS422EtherNet/IPSine/CosineProfibus-DPProfiNetProwerLinkDeviceNetEtherCAT/PoESSICanOpenSAEJ1939AnalogRS485ParallelBISS-C

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增量編碼器HTLHTL/Push-PullHTL/Power-linedriver高閾值邏輯(HighThresholdLogic，簡稱HTL)、電路為推挽電路，具有較高的抗干擾能力。高閾值邏輯(HighThresholdLogic，簡稱HTL)、電路為大功率長線驅(qū)動電路，具有信號傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強的特點。

只有重載編碼器會提供該信號電路，因此該編碼器可以用于更惡略的環(huán)境中。

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增量編碼器

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增量編碼器TTL/RS422TTL集成電路的全名是晶體管-晶體管邏輯集成電路（Transistor-TransistorLogic),

TTL電平,TTL的電源工作電壓是5V，所以TTL的電平是根據(jù)電源電壓5V來定的，現(xiàn)在很多也有寬電壓供電，但是輸出就是5V的電平信號。TTL信號兼容RS22的信號，可以理解為是可以互換的。

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具有HTL或TTL的方波信號在旋轉(zhuǎn)時的波形如下：增量編碼器

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增量編碼器Sine/cosine正弦信號是頻率成分最為單一的一種信號，因這種信號的波形是數(shù)學(xué)上的正弦曲線而得名。編碼器最多輸出5000ppr正弦波BDTsine\BHG\BHT\BHFHOGS100\HOG100S\HS35SITD22A4Y36\ITD22H00MHGEXX\MHGPXX

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增量編碼器PNP輸出PNP是用E—B的電流（IB）控制E—C的電流（IC），E極電位最高，且正常放大時通常C極電位最低，即VC<VB<VE。歐系產(chǎn)品大多數(shù)為PNP輸出（目前只有極個別產(chǎn)品為NPN輸出）。NPN輸出NPN是用B—E的電流（IB）控制C—E的電流（IC），E極電位最低，且正常放大時通常C極電位最高，即VC>VB>VE日系產(chǎn)品大多數(shù)為NPN輸出（只有少數(shù)產(chǎn)品為PNP輸出）NPN和PNP主要是電流方向和電壓正負(fù)不同。

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現(xiàn)場總線的定義

IEC（國際電工委員會）對現(xiàn)場總線（Fieldbus）的定義是“安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線為現(xiàn)場總線”

現(xiàn)場總線是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)實用等一系列突出的優(yōu)點，因而受到了許多標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體和計算機(jī)廠商的高度重視。它是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動化領(lǐng)域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。簡單說，現(xiàn)場總線就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)4-20mA模擬信號及普通開關(guān)量信號的傳輸，是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。

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現(xiàn)場總線的產(chǎn)生對工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用，對國民經(jīng)濟(jì)的增長有著非常重要的影響?，F(xiàn)場總線主要應(yīng)用于石油、化工、電力、醫(yī)藥、冶金、加工制造、交通運輸、國防、航天、農(nóng)業(yè)和樓宇等領(lǐng)域?，F(xiàn)場總線的應(yīng)用領(lǐng)域

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現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線系統(tǒng)對串并行接口的主要優(yōu)點是可以在同一現(xiàn)場總線系統(tǒng)上連接不同系列的編碼器(一點對多點，多點對多點)總線型或直線型環(huán)型星型

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絕對值編碼器

PROFIBUS，是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS傳送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動時，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動化。

PROFIBUS–DP（DecentralizedPeriphery分布式外部設(shè)備）、PROFIBUS－PA（ProcessAutomation過程自動化

）和PROFIBUS-FMS(FieldbusMessageSpecification現(xiàn)場報文規(guī)范)共同組成了PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)。（提供以上三種通訊協(xié)議類型）

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絕對值編碼器Profibus-DP

它具有高速低成本，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信等主要特性。Siemens發(fā)展電氣特性RS485雙絞線數(shù)據(jù)速率最大12Mbit/s電纜長度1’200m時，速率93.75Kbit/s最大32子站(無中繼器),最大124子站，每個主站響應(yīng)時間最小1ms，速率12Mbit/s，32個子站編碼器行規(guī)（3.062）

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絕對值編碼器優(yōu)點:由于Siemens，故世界范圍可用多種異步接口用S7功能塊容易執(zhí)行缺點:高節(jié)點成本(額外ASIC)高實施成本通過編碼器的GSD(設(shè)備文件)應(yīng)用于：不同速度的驅(qū)動器（變頻器）工業(yè)機(jī)器人（伺服）控制和監(jiān)視（PLC）

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絕對值編碼器PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUSInternational，PI）推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動化總線標(biāo)準(zhǔn)。作為一項戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新，PROFINET為自動化通信領(lǐng)域提供了一個完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，囊括了諸如實時以太網(wǎng)、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當(dāng)前自動化領(lǐng)域的熱點話題，并且，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線（如PROFIBUS）技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。PROFINET是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個主要的模塊，依次為實時通信、分布式現(xiàn)場設(shè)備、運動控制、分布式自動化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過程自動化。

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絕對值編碼器Siemens發(fā)展100%符合IEEE802.XX自動協(xié)商/自動交叉（全雙工傳輸）四芯雙絞線（1，2，3，6四個引腳）傳輸速率10-100M/bits自適應(yīng)，最大傳輸距離為150米電纜長度1’200m時，速率93.75Kbit/s服務(wù)器CPU

1518-4

PN/DP

6ES7

518-4AP00-0AB0

最多512個IO設(shè)備響應(yīng)時間最小1ms，在100個節(jié)點下測得。IRT模式下250微妙

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絕對值編碼器PROFINET允許用戶獲取多變量設(shè)備的增值信息。例如：僅需一根電纜即可傳輸質(zhì)量流量、密度、溫度、累加器設(shè)定值和診斷信息。此外，節(jié)省調(diào)試時間能夠降低40%的費用。還能節(jié)約25%的回路識別、設(shè)備集成和過程回路調(diào)試時間。最高設(shè)計效率，例如：降低系統(tǒng)集成成本。最短調(diào)試時間，例如：直接設(shè)置系統(tǒng)中的所有設(shè)備。提高操作性能，例如：提供大量實時數(shù)據(jù)。改進(jìn)維護(hù)過程，例如：直接查看設(shè)備診斷信息。作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實時識別設(shè)備。內(nèi)置Web服務(wù)器，用于診斷和遠(yuǎn)程訪問。優(yōu)勢：缺點：較高的節(jié)點成本通過編碼器的GSD(設(shè)備文件)應(yīng)用于不同的設(shè)備系統(tǒng)中。

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絕對值編碼器DeviceNet從站協(xié)議軟件可以協(xié)助您方便快速地開發(fā)DeviceNet設(shè)備，它支持DeviceNet2.0規(guī)范中定義的所有通信機(jī)制，這可以讓開發(fā)者將主要精力集中在實際應(yīng)用上。DeviceNet協(xié)議是一個簡單、廉價而且高效的協(xié)議，適用于最低層的現(xiàn)場總線，例如：過程傳感器、執(zhí)行器、閥組、電動機(jī)起動器、條形碼讀取器、變頻驅(qū)動器、面板顯示器、操作員接口和其他控制單元的網(wǎng)絡(luò)?？赏ㄟ^DeviceNet連接的設(shè)備包括從簡單的擋光板到復(fù)雜的真空泵各種半導(dǎo)體產(chǎn)品。DeviceNet也是一種串行通信鏈接，可以減少昂貴的硬接線。DeviceNet所提供的直接互連性不僅改善了設(shè)備間的通信，而且同時提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實現(xiàn)的。

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絕對值編碼器除了提供ISO模型的第7層（應(yīng)用層）定義之外，DeviceNet規(guī)范還定義了部分第1層（物理收發(fā)器）和第0層（傳輸介質(zhì)）。如圖所示為DeviceNet在ISO模型中的相關(guān)層。對DeviceNet節(jié)點的物理連接也作了清楚的規(guī)定。連接器、電纜類型和電纜長度，以及與通信相關(guān)的指示器、開關(guān)、相關(guān)的室內(nèi)銘牌都作了詳細(xì)規(guī)定。

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絕對值編碼器美國Rockwell發(fā)展推廣電氣特性基于CAN開發(fā)而來四芯雙絞線（1，2，3，6四個引腳）傳輸速率125kbps、250kbps和500kbps，在125Kbps時，最大傳輸距離為500米最多可以掛64個IO設(shè)備（節(jié)點）實時傳送

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絕對值編碼器EtherNet／IP(EtherNetIndustryProtoco1)是適合工業(yè)環(huán)境應(yīng)用的協(xié)議體系。它是由兩大工業(yè)組織ODVA(OpenDeviceNetVendorsAssociation)ControlNetInternational所推出的最新的成員。和DeviceNet以及ControlNet一樣，它們都是基于CIP(ControlandInformal／onProtoco1)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。它是一種是面向?qū)ο蟮膮f(xié)議，能夠保證網(wǎng)絡(luò)上隱式的實時I／0信息和顯式信息(包括用于組態(tài)參數(shù)設(shè)置、診斷等)的有效傳輸。

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絕對值編碼器美國Rockwell發(fā)展推廣電氣特性基于以太網(wǎng)開發(fā)而來四芯雙絞線（1，2，3，6四個引腳）傳輸速率最大100Mbps在1Mbps時，最大傳輸距離為40米最多可以掛N多個IO設(shè)備級聯(lián)

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絕對值編碼器EtherNet/IP工業(yè)以太網(wǎng)具有許多優(yōu)點由其組成的系統(tǒng)兼容性和互操作性好,資源共享能力強可以很容易的實現(xiàn)將控制現(xiàn)場的數(shù)據(jù)與信息系統(tǒng)上的資源共享數(shù)據(jù)的傳輸距離長、傳輸速率高;易與Internet連接,低成本、易組網(wǎng)與計算機(jī)、服務(wù)器的接口十分方便受到了廣泛的技術(shù)支持EtherNet/IP工業(yè)以太網(wǎng)缺點缺乏實時性和確定性，載荷數(shù)量少（報文頭較大，實際載荷數(shù)據(jù)量少）工業(yè)以太網(wǎng)在自動化領(lǐng)域主要用來實現(xiàn)信息交層和控制層

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絕對值編碼器EtherCAT（以太網(wǎng)控制自動化技術(shù)）是一個以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開放架構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，EtherCAT名稱中的CAT為ControlAutomationTechnology（控制自動化技術(shù)）首字母的縮寫。最初由德國倍福自動化有限公司(BeckhoffAutomationGmbH)研發(fā)。EtherCAT為系統(tǒng)的實時性能和拓?fù)涞撵`活性樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)，同時，它還符合甚至降低了現(xiàn)場總線的使用成本。EtherCAT的特點還包括高精度設(shè)備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協(xié)議(SIL3)。

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絕對值編碼器與B&RPLC共同使用Beckhoff發(fā)展EtherCATIECStandardIEC/PAS62407(基于EthernetIEEE802.3)波特率最大100Mbit/s(可擴(kuò)展至Gigabit)快速以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)允許電纜長度最大至100m在兩站點之間基于CANopen行規(guī)理論上最大至65‘535總線站點支持所有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實時傳送(循環(huán)時間最小100μs)抖動最大1μs

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絕對值編碼器EtherCAT的優(yōu)勢：高數(shù)據(jù)速率允許多站點靈活接線和普遍接口(RJ45)Beckhoff支持EtherCAT的缺點：高度依賴Beckhoff,因為需要額外FPGA高成本節(jié)點

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絕對值編碼器

CANopen是一種架構(gòu)在控制局域網(wǎng)路（ControllerAreaNetwork,CAN）上的高層通訊協(xié)定，包括通訊子協(xié)定及設(shè)備子協(xié)定常在嵌入式系統(tǒng)中使用，也是工業(yè)控制常用到的一種現(xiàn)場總線。CANopen標(biāo)準(zhǔn)包括尋址方案、數(shù)個小的通訊子協(xié)定及由設(shè)備子協(xié)定所定義的應(yīng)用層。CANopen支援網(wǎng)絡(luò)管理、設(shè)備監(jiān)控及節(jié)點間的通訊，其中包括一個簡易的傳輸層，可處理資料的分段傳送及其組合。一般而言數(shù)據(jù)鏈結(jié)層及物理層會用CAN來實作。除了CANopen外，也有其他的通訊協(xié)定（如EtherCAT）實作CANopen的設(shè)備子協(xié)定。

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絕對值編碼器

Intel-Bosch為汽車工業(yè)發(fā)展基于電氣特性RS485,但稍微擴(kuò)展數(shù)據(jù)速率最大1Mbit/s電纜長度最大1’200m多主站結(jié)構(gòu)高效通訊:每個子站都可發(fā)送數(shù)據(jù)最大127子站,但通過驅(qū)動器限制為32實時傳送響應(yīng)時間最大130μs，1Mbit/s

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絕對值編碼器

CANopen的優(yōu)勢低成本節(jié)點簡化安裝CANopen的不足高數(shù)據(jù)速率客戶化功能塊通過EDS(ElectronicDataSheet)文件支持編碼器不同速度的編碼器

I/O模塊數(shù)據(jù)采集

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絕對值編碼器

SAEJ1939協(xié)議是由美國汽車工程協(xié)會(SAE)的推薦標(biāo)準(zhǔn)，用于為中重型道路車輛上電子部件間的通訊提供標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)。它由“卡車與大型客車電氣與電子委員會”（Track&BusElectrical&ElectronicsCommittee）下屬的“卡車與大型客車控制和通訊網(wǎng)絡(luò)附屬委員會”（Track&BusControlandCommunicationsNetworkSubcommittee）開發(fā)編寫。SAEJ1939主要用于商用車輛，但也用于艦船、軌道機(jī)車、農(nóng)業(yè)機(jī)械和大型發(fā)動機(jī)。另外，SAEJ1939用作國際標(biāo)準(zhǔn)NMEA2000(海事)和ISO11783(農(nóng)業(yè)機(jī)械)的基礎(chǔ)，因而此協(xié)議棧也能用于這些應(yīng)用。J1939協(xié)議棧完全實現(xiàn)了SAEJ1939協(xié)議，該協(xié)議棧經(jīng)過了大量的測試，并在多種類型的重型卡車、客車中獲得了應(yīng)用，可以和多種商業(yè)用實時操作系統(tǒng)配套使用。

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絕對值編碼器

德國Bosch公司（RobertBoschGmbH）開發(fā)基于電氣特性

RS485擴(kuò)展最大250Kbps的通訊速率電纜長度最大1’000m多主站結(jié)構(gòu)高效通訊:每個子站都可發(fā)送數(shù)據(jù)

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絕對值編碼器

SAEJ1939的優(yōu)勢低成本節(jié)點簡化安裝SAEJ1939的不足客戶化功能塊通過EDS(ElectronicDataSheet)文件支持編碼器不同速度的編碼器

I/O模塊數(shù)據(jù)采集

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絕對值編碼器

SSI（SynchronousSerialInterface，同步串行接口）是一個全雙工的串行接口，允許芯片與多種串行設(shè)備通信。它是高精度絕對值角度編碼器中一種較常用的接口方式，它采用主機(jī)主動式讀出方式，即在主控者發(fā)出的時鐘脈沖的控制下，從最高有效位(MSB)開始同步傳輸數(shù)據(jù)。

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絕對值編碼器

點對點連接高數(shù)據(jù)速率(最大1MHz,接近并行)讀出位置數(shù)據(jù)需20…40μs高效接線,僅6線標(biāo)準(zhǔn)接口全數(shù)字接口,可用光纖

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絕對值編碼器

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絕對值編碼器

并行接口簡單數(shù)據(jù)傳輸,一線一位快數(shù)據(jù)速率,由于所有位隨時可用在高分辯率時高成本,特別在多圈編碼器不是今天的標(biāo)準(zhǔn)

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絕對值編碼器

RS485通訊接口RS485采用差分信號負(fù)邏輯，+2V～+6V表示“0”，-6V～-2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制是全雙工通訊方式，兩線制是半雙工通訊方式。RS485和RS232一樣都是基于串口的通訊接口，數(shù)據(jù)收發(fā)的操作是一致的，所以使用的是同樣WinCE的底層驅(qū)動程序。但是它們在實際應(yīng)用中通訊模式卻有著很大的區(qū)別，RS485接口為半雙工數(shù)據(jù)通訊模式，而RS232接口為全雙工數(shù)據(jù)通訊模式。RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般是兩線制（以前有四線制接法，只能實現(xiàn)點對點的通信方式，現(xiàn)很少采用），多采用屏蔽雙絞線傳輸。這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個結(jié)點。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個主機(jī)帶多個從機(jī)。RS485

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絕對值編碼器

RS485通訊接口特點RS-485的電氣特性：采用差分信號正邏輯，邏輯"1”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示；邏輯"0"以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。RS-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100KbpS的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個節(jié)點，如果使用特制的485芯片，可以達(dá)到128個或者256個節(jié)點，最大的可以支持到400個節(jié)點。RS485

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堅固，精準(zhǔn)

絕對值編碼器

RS232,RS422,RS485是電氣標(biāo)準(zhǔn)，主要區(qū)別就是邏輯如何表示。RS232使用-12V表示邏輯1，12V表示邏輯0，全雙工，最少3條通信線（RX,TX,GND），因為使用絕對電壓表示邏輯，由于干擾，導(dǎo)線電阻等原因，通訊距離不遠(yuǎn)，低速時幾十米也是可以的。RS422，在RS232后推出，使用TTL差動電平表示邏輯，就是兩根的電壓差表示邏輯，RS422定義為全雙工的，所以最少要4根通信線（一般額外地多一根地線），一個驅(qū)動器可以驅(qū)動最多10個接收器（即接收器為1/10單位負(fù)載），通訊距離與通訊速率有關(guān)系，一般距離短時可以使用高速率進(jìn)行通信，速率低時可以進(jìn)行較遠(yuǎn)距離通信，一般可達(dá)數(shù)百上千米。RS485，在RS422后推出，絕大部分繼承了422，主要的差別是RS485可以是半雙工的，而且一個驅(qū)動器的驅(qū)