光电编码器详解

ft®进饶63伍透網光敏元徉裁大豊曙I一I駅妙输単光电编码器光电編码器.是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移冷转涣成脉冲或数字：！；的传嗾器这是日前应用最多的伎感器？光电編码器是由允刪汕i光电检刈装担组成。根据检测原理.编码器可分为光学式.磁式.感应式和电容j「根据其刻度 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 及信号输出形式？可分为増；心J绝对式以及羯介式三种：绝对脉〕中编码器：APC增量脉冲编码器:SPC1?光电编码器原理光电编码器.堤一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移址转换成脉冲或数字址的传感器.这绘目前应用叔多的传感器.光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光榊盘是在一定直径的閲板上聲分地开通卄干个长方形孔？由于光电码盘与电动机同轴.电动机旋转时？光栅盘与电动机冋速旋转？经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输岀卄干脉冲倍号.其原理示恿图如图1所示：通过计第每秒光电編码器输出脉冲的个数毅能反映肖前电动机的转速，此外.为判I忻旋转方向.码盘还可提供相位相差90:的脉冲倍号，图1光电编码器原理示意图1.1增绘式編码器增量式編码器是直接利用光电转换原理输卜，组方波脉冲儿B和二相：A、B；W纠訣冲相位雄90.从而可方便地判I折出旋转方向.而2相为每转一个脉冲.用于星准点定位。增量式光电编码器的特点是毎产生一个输出脉冲信号就对应十一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。一般来说，增量式光电编码器输出A、B两相互差90度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号）.从而可方使地判脐出旋转方向？同时还有用作参考寥位的2相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志信号。标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。增虽式光电编码器主耍由光源.码盘、检测丸榊、光电检测器件和转换陀路组成：码盘上刻有节蹈相等的辐射状透光缝曲.相邻两个透光缝隙z间代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 一个增址周期：检测丸榊上刻冇A、B葫组与码盘相对应的透光缝隙.用以通过或阻挡光源和光电检测器件Z间的光线，它们的节更和码盘上的节距相等.并且两组透光缝隙错开1/4节距？使得光电检测器件输出的信号在相位上相差电度角。当码盘随看被测转轴转动时.检测光栅不动?光线透过码盘和检测光榊上的透过缝隙照射到光电检测器件上.光电检测器件就输出两组相位相差电度角的近似r正弦波的电倍#；？电信号经过转换电路的倍号处理.可以得到被测轴的转角或速度倍息，增址式光电编码器的优点绘：嫌理构造简单.易于实现；机械平均寿命长.可达到几万小时以上；分辨率高：抗干扰能力较强.倍号传输跑离较长？可靠性较纵其缺点是它无法直接读出转动轴的绝对位置信息，1.1.2基本技术规格在增量式光电编码器的使用过程中，对于其技术规格通常会提出不同的要求,其中最关键的就是它的分辨率、粘度、输出信号的稳朮性、n|i\率、信号输出形式。(1)分辨率光电编码器的分辨率是以编码器轴转动一周所产生的输出信号基本周期数來衣示的，即脉冲数/转(PPR)。码盘上的透光缝隙的数口就等于编码器的分辨率，码盘上刻的缝隙越多，编码器的分辨率就越高。在工业电气传动中，根据不同的应用对象，可选择分辨率通常在500"6000PPR的增量式光电编码器，最高可以达到儿万PFR。交流伺服电机控制系统中通常选用分辨率为2500PPR的编码器。此外对光电转换信号进行逻辑处理，可以得到2倍频或4倍频的脉冲信号，从而进一步提高分辨率。(2)精度增量式光电编码器的精度与分辨率完全无关，这是两个不同的概念。精度是一种度量在所选定的分辨率范刖內，确定任一脉冲相对另一脉冲位置的能力。精度通常川角度、角分或角秒来表示。编码器的精度与码盘透光缝隙的加工质量、码盘的机械旋转情况的制造精度因素有关，也与安装技术有关。输出信号的稳定性编码器输出信号的稳定性是指在实际运行条件下，保持规定精度的能力。影响编码器输岀信号稳定性的主要因素是温度对电子器件造成的漂移、外界加于编码器的变形力以及光源特性的变化。山于受到温度和电源变化的影响，编码器的电子电路不能保持规定的输出特性，在设计和使用中都要给予充分考虑。响应频率编码器输出的响应频率取决于光电检测器件、电子处理线路的响应速度。当编码器高速旋转时，如果其分辨率很高，那么编码器输岀的信号频率将会很高。如果光电检测器件和电子线路元器件的工作速度与之不能相适应，就有可能使输出波形严重畸变，甚至产生丢失脉冲的现象。这样输出信号就不能准确反映轴的位置信息。所以，每一种编码器在其分辨率一定的情况下，它的最高转速也是一定的，即它的响应频率是受限制的。信号输出形式口和大多数情况下，直接从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低，波形也不规则，还不能适应于控制、信号处理和远距离传输的要求。所以,在编码器内还必须将此信号放大、整形。经过处理的输出信号一般近似于止弦波或矩形波。山于矩形波输出信号容易进行数字处理，所以这种输出信号在定位控制中得到广泛的应用。采用正弦波输出信号时基本消除了定位停止时的振荡现象，并且容易通过电子内插方法，以较低的成本得到较高的分辨率。增量式光电编码器的信号输出形式有：集电极开路输出(OpenCollector)、电压输出(VoltageOutput)、线驱动输出(LineDriver)、互补型输出(ComplementalOutput)和推挽式输出(TotemPole)。集电极开路输出这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN晶体管，将晶体管的发射极引岀端子连接至0V,断开集电极与+VCC的端子并把集电极作为种类型割机械、印刷传播优秀Wxd版文档?希垫对您有帮助.可双击去除！输出端。在编码器供电电圧和信号接受装置的电压不一致的情况下，建议使用这的输岀电路。主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切机械、包装机械和针织机械等。传播优秀Wxd版文档?希塑对您有帮助.可双击去除电压输出这种输出方式通过使用编码器输出侧的NPN晶体管，将晶体管的发射极引出端子连接至0V,集电极端子与+Vcc和负载电阻相连,并作为输出端。在编码器供电电压和信号接受装置的电压一致的情况下，建议使用这种类型的输岀电路。主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等。线驱动输出这种输出方式将线驱动专用IC芯片（26LS31）用于编码器输出电路，山于它具有高速响应和良好的抗噪声性能，使得线驱动输出适宜长距离传输。输岀电路如图1-5所示。主要应用领域有伺服电机、机器人、数控加工机械等。互补型输出这种输出方式山上下两个分别为PNP型和NPN型的三极管组成，当其中一个三极管导通时，另外一个三极管则关断。这种输出形式具有高输入阻抗和低输岀阻抗，因此在低阻抗情况下它也可以提供大范围的电源。山于输入、输出信号相位相同且频率范圉宽，因此它适合长距离传输。主要应用于电梯领域或专用领域。推挽式输出这种输出方式山上下两个NPN型的三极管组成，当其中一个三极管导通时，另外一个三极管则关断。电流通过输出侧的两个晶体管向两个方向流入，并始终输岀电流。因此它阻抗低，而且不太受噪声和变形波的影响。主要应用领域有电梯、纺织机械、注油机、自动化设备、切割机械、印刷机械、包装机械和针织机械等。1.2绝对式编码器旋转增量值编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来计算其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备讣算并记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在［［控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。这样的方法对有些工控项LI比较麻烦，其至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了绝对编码器的出现。绝对编码器杲门接綸r数字"的代感器.在它的閲形码盘上沿径向有若干冋心码道?毎条道上由透光和不透光的扇形区相间组成.相邻码道的扇区敌目定双倍关系.码盘上的码道数就绘它的二进制数码的位数.在码盘的一测是光源.刃一侧对应每一码道有一光敏元件：当码盘处于不同位置时？各尢敬元件根据受光照与否转换出相应的电平倍号.形成二进制数；这种徧码器的特点是不耍计数器.在转轴的任总位迸都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然.码道越多.分辨率就越高？对于一个具有x位二进制分辨率的编码器.其码盘必皱有X条码道？绝对式编码器绘利用自然二进制或循环二进制（馬莱码）方式进行光电转换的：绝对式斓码器打增“弋涌码器不同Z处在于閲盘上透光、不透光的线条图形.绝对編码器可仃林干编码•很据读出码盘上的编码•检测绝对位曲&编码的设计可采用二进制码.循环码.二进制补码等.它的特点是：1.可以直接读出角度坐标的绝对值：2?没有累积谋差：3.电嫄切除后位逆拮息不会丢失•但是分辨率是由二进剑的位数來决定的.也就是说蒂度取决于位数.I!前冇10位、14位等多种.绝对型旋转光电編码器.因其每一个位置绝对唯一.抗干扰、无需掉电记忆？己经越来越广泛地应用于各■种工业系统中的角度•长度测址和定位控制，绝对編码器光码盘上有许多道刻线？毎道刻线依次以2纽、4线.8线.16纽。。。。。。編排.这样.在編码器的毎一个位垃.通过读取每道刻线的通.暗?获得一组从2的寥次方到2的n-1次方的唯一的2进制編码（擀雷码）.这就称为“位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的.它不受停电、干扰的影响。绝对編码器由机械位置决定的毎个位置的唯一性.它无需记忆.无需找参考点？而且不用一直计数.什么时候需耍知道位置.什么时候就去读取它的位置。这样.编码器的抗干扰恃性、数据的可靠性大大捉高了。由「？绝对編码器在定位方面明昭地优于增址式編码器.己经越來越娄地应用F匚控定位屮。绝对型編码器因其高将度.输出位数较欽如仍用并行输出.其每一位输出信号必须确保连接很好.对于较复朵I：况还耍隔离.连接电缆芯数欽由此带来诸多不便和降低可孤性?因此.绝对编码器在多位敌输出型.一般均选用巾行输出或总纽型输也徳国生产的绝对型編码器串行输出最常用的是ssi（冋步申行输出）？旋转单協绝对式編码器.以转动屮测址光码盘各■道刻线.以获取唯一的編码.当转动超过360度时.編码又回到原点.这样就不符合绝对編码唯一的原則.这样的編码器只能用干旋转范阖360度以内的测歩.称为单B8绝对式编码器。如果耍测虽旋转超过360度范甬.就要用到多圈绝对式编码编码機生产厂家运用钟表齿轮机械的原理.当中心码盘旋转时？通过齿轮传动刃一组码盘（或多组齿轮•多组码盘）•在单圈编码的基础上再增加圈数的編码•以扩大編码器的测fit范用.这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器.它同样是由机械位賈确定编码，每个位置编码唯一不垂复，而无需记忆。多圈編码个优点是由干测址范圉大.实际使用往往富裕较多.这样在安装时不必要费劲找零点.将某一屮间位逆作为起始点就可以「而大大简化了安装调试难度。多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显？己经越來越多地应用于工控定位屮。绝对值旋转编码器的机械安装有离速端安装、低速端安装、辅助机械装置安装等多种形式。绝对值编码器信号输出有并行输出、申行输出、总线型输出、变送一体型输出1•并行输出：绝对值编码器输出的是多位数码（格雷码或纯二进制码），并行输出就是在接口上有多点高低电平输出，以代表数码的1或0,对于位数不高的绝对编码器，一般就直接以此形式输出数码，可fi接进入PLC或上位机的I/O接口，输出即时，连接简单。但是并行输出有如下问题：Io必须是格雷码，因为是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位变化，读数会在短时间里造成错码。2。所有接口必须确保连接好，因为如有个别连接不良点，该点电位始终是0,造成错码而无法判断。3o传输距离不能远，一般在一两米，对于复杂环境，最好有隔离。4o对于位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，1丄1此带来 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 难度，同样，对于编码器，要同时有许多节点输出，增加编码器的故障损坏率。2•串行SSI输出：串行输出就是通过约定，在时间上有先后的数据输出，这种约定称为通讯规约，其连接的物理形式有RS232、RS422（TTL）.RS485等。山于绝对值编码器好的厂家都是在徳国，所以串行输出大部分是与徳国的西门子配套的，如SSI同步串行输岀。SSI樓口(RS422模兀八以两根故朋；线、两根时钟线连接.由接收设备向編码器发岀中斯的时忡脉冲?绝对的位at值由编码器勾时忡脉冲冋步输出至樓收设备.由接收设备发岀时钟信号傩发,編码器从高位(MSB)开始綸岀与时钟佶号冋步的率行佶号，SSI 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的佶号当不传送佶号时，时种和数据位均足高位,在时钟佶号的第一个下降沿,編码as的当前值开始贮存,从Mt+fS号上升沿开始，经T2延迟时间后?編码黠数《8佶号开始传送.t3为恢复佶号，零待下次传送.II21nMSBLSBt2T二0.9—llus每个脉冲周期n为编码器总位数tl>0.45us每个脉冲半周期t2W0?4ust3=12—35us数据输出延迟时间数据恢复(熄灭)时间帘行输出连接线少，传输距离远，对于编码器的保护和可靠性就大大提高了数的绝对编码器都是用$行输岀的。般高位3.现场总线型输出现场总线型编码器是多个编码器各以一对信号线连接在一起，通过设定地址，用通讯方式传输信号，信号的接收设备只需一个接口，就可以读多个编码器信号。总线型编码器信号遵循RS485的物理 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 ，其信号的编排方式称为通讯规约，H前全世界有多个通讯规约，各有优点，还未统一，编码器常用的通讯规约有如下儿种：PROFIBUS-DP；CAN：DeviceNet；Interbus等总线型编码器可以节省连接线缆、接收设备接口，传输距离远，在多个编码器集中控制的情况下还可以大大节省成本4.变送一体型输出有的绝对编码器，其信号已经在编码器内换算后直接变送输出，其有模拟量4—20mA输出、RS485数字输出、14位并行输出。-连接维对编码器的由气一次设冬.区接绝对若编码器的设备可以是可编程控制器PLC、上位机，也可以是专用显示信号转换仪表，由仪表再输出信号给PLC或上位机。直接进入PLC或上位机：编码器如果是并行输出的，可以直接连接PLC或上位机的输入输出接点I/O,其信号数学格式应该是格雷码。编码器有多少位就要占用PLC的多少位接点，如果是24伏推挽式输岀，高电平有效为1,低电平为0；如果是集电极开路NPN输出，则连接的接点也必须是NPN型的，其低电平有效，低电平为1。编码器如果是串行输出的，由于通讯协议的限制，后接电气设备必须有对应的接口。例如SSI串行,可连接西门子的S7-300系列的PLC,有SM338等专用模块，或S7-400的FM451等模块，对于其他品牌的FLC,往往没有专用模块或有模块也很贵。编码器如是总线型输出，接受设备需配专用的总线模块，例如PROFIBUS-DPo但是,如选择总线型输出编码器,在编码器与接收设备PLC中间，就无法加入其他显示仪表，如需现场显示，就要从PLC再转出信号给与信号匹配的显乐仪表。有些协议自定义的RS485输出信号进PLC的RS483接口，需PLC具有智能编程功能。连接专用显示转换仪表：针对较多使用的SSI串行输岀编码器，我公司提供专用的显示、信号转换仪表，山仪表进行内部解码、计算、显示、信号转换输出，再连接PLC或上位机。其优点如下：比现场可以有直观的显示，直接在仪表上设置参数。b.专用程序读码解码、容错、内部计算，可以大大减少各个项H的编程工作量，提高稳定和可靠性。信号输岀是由内部数字量直接计算，快速、准确。c?信号输出有多种形式，灵活方便，后面可连接各种PLC或上位机，通用性强。我公司各类连接SSI编码器的仪表一览表GP1312（C表、标准表）16位并行码推:4位显示、非线,挽式输出、4—20mA两路模拟量、8个预置位置开关、性换算、面板置位等通用功能GP1312/C2（C2表，双路纠偏表）双吊点同步纠偏型，16位并行码推挽式选通输出，9个预置开关输岀，含双路超偏纠偏信号，两路4-20mA模拟量输出，其中一路为差值量输出。双4位显示、非线性换算、面板置位等通用功能GP1312RL（RL表、现场变送表）一路4—20mA模拟量输出；一路RS485输岀。非线性换算，外部置位等GP1312BS（BS表、电子凸轮开关组）八个电子凸轮位20mA模拟量输4位显示，非线,》置开关，每个开关具有开到位和恢复位，路4i出；一路RS485输出。性换算，外部置位等GPMV0814、GPMV1016三位一体型GPMV0814绝对多圈编码器，其光电码盘读码解码、显示设定、信号转换三位一体，输出4—20mA模拟量、并行数字量RS483通讯可同时输出，连接各类PLC和上位机。PLC,另一组连接显示仪表，如需要增加一般的应用，可选同时两组输岀型，一组信号连接开关输岀，可从显示仪表设定输出。1.3混合式绝对值编码器混合式绝对值编码器？它输出两组信息「纟可破极位笙：I.J增:;」弋涌码器的输L信息。光电编码器是一种角度（角速度〉检测装置•它将输入给轴的角度虽.利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字址.具有体积小？精度高.工作可靠，接口数字化邹优点。它广泛应用于数控机床、回转台.伺服传动、机器人、雷达、军爭目标测定零需耍检测角度的装迸和设备中。精心整理，希望对您有所帮助