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旋转编码器详解
发布时间:旋转编码器详解

  增量式编码器的 A.B.Z 编码器 A、B、Z 相及其关系 TTL 编码器 A 相,B 相信号,Z 相信号,U 相信号,V 相信号,W 相信号,分 别有什么关系? 对于这个问题的回答我们从以下几个方面说明: 编码器只有 A 相、B 相、Z 相信号的概念。 所谓 U 相、V 相、W 相是指的电机的主电源的三相交流供电,与编码器没 有任何关系。“A 相、B 相、Z 相”与“U 相、V 相、W 相”是完全没有什么关系的 两种概念,前者是编码器的通道输出信号;后者是交流电机的三 相主回路供电。 而编码器的 A 相、B 相、Z 相信号中,A、B 两个通道的信号一般是正交(即 互差 90° )脉冲信号;而 Z 相是零脉冲信号。详细来说,就是—— 圈还输出一个零位脉冲 Z。 当主轴以顺时针方向旋转时,输出脉冲 A 通道信号位于 B 通道之前;当主轴 逆时针旋转时, A 通道信号则位于 B 通道之后。 从而由此判断主轴是正转还是反 转。 另外,编码器每旋转一周发一个脉冲,称之为零位脉冲或标识脉冲(即 Z 相 信号),零位脉冲用于决定零位置或标识位置。要准确测量零位脉冲,不论旋转 方向, 零位脉冲均被作为两个通道的高位组合输出。由于通道之间的相位差的存 在,零位脉冲仅为脉冲长度的一半。 带 U、V、W 相的编码器,应该是伺服电机编码器 A、B 相是两列脉冲,或正弦波、或方波,两者的相位相差 90 度,因此既可 以测量转速,还可以测量电机的旋转方向 Z 相是参考脉冲,每转一圈输出一个 脉冲,脉冲宽度往往只占 1/4 周期,其作用是编码器自我校正用的,使得编码器 在断电或丢失脉冲的 时候也能正常使用。 ABZ 是编码器的位置信号,UVW 是电机的磁极信号,一般用于同步电机; AB 对于 TTL/HTL 编码器来说,AB 相根据编码器的细分度不同,每圈有很多 个,但 Z 相每圈只有一个; UVW 磁极信号之间相位差是 120 度,随着编码器的角度转动而转动,与 ABZ 之间可以说没有直接关系。 /############################################################# 一般编码 器输出信号除 A、B 两相(A、B 两通道的信号序列相位差为 90 度)外,每转一 编码器 A+A-B+B-Z+Z-怎么用分别代表什么意思? 这种编码器的输出方式为长线驱动(line driver),其中 A+A-B+B-Z+Z-为输 出的信号线,增量编码器给出两相方波,它们的相位差 90° (电气上),通常称 为 A 通道和 B 通道。其中一个通道给出与转速有关的信息,与此同时,通过两 个通道信号进行顺序对比,得到旋转方向的信息。还有一个特殊信号称为 Z 或 零通道,该通道给出编码轴的绝对零位,ag百家了乐八大技巧,此信号是一个方波与 A 通道方波的中 心线重合。 A+,A-为互补信号,B+,B-为互补信号,Z+,Z-为互补信号;长线驱动线路用于 电气受干扰或编码器与接收系统之间是长距离的工作环境。 数据的发送和接收在 两个互补的通道中进行。 所以, 干扰受到抑制 (干扰是由电缆或相邻设备引起的) 。 这种干扰叫做“共模干扰”,因为他们的产生原于一个公共点:系统接地点。此外, 长线驱动发送和接收信号是以“差动方式”进行的。或者说,它的工作原理是在互 补通道间的电压差上传达。 因此可以有效地抑制对它的共模干扰。这种传送方式 在采用 5 伏电压时可认为与 RS422 兼容,而且供电电源可达 24 伏特。 使用线性驱动编码器时,需要和线性的计数模块相连接,运动控制卡(PG 卡),在控制卡上直接有相对应的接口 ABB-ASM1 的变频器,有专门的运动控制卡。 A,B 相是计数相,它们计数时脉冲是一样多的,只是相位相差 90° ,用 B 相超 前或是滞后 A 相 90° 来判断正反转. Z 相是计圈相,编码器每旋转 360° ,发一个 脉冲,一般用在绝对位置控制中 名 称:无刷伺服电机 100W 详细资料: 特性 杰美康无刷伺服电机是一种低成本无刷伺服电机,其配套 MCAC506、 MCAC706、MCAC808 伺服驱动时,可让用户以接近步进系统的价格享受到交 直流伺服的性能。 JSF 系列:产品额定转速 3000rpm,低速可达 1rpm,具有运行噪音小、电 机发热低的优点。电机编码器为 1000 线 脉冲/转),可实现高速度、高精 度、低噪音、低发热、低成本效果。 JSFM 系列电机:采用法兰盘,与 57 步进电机安装尺寸兼容, 57JSF 系列采 用圆型端盖,适用于特殊用途。 编码器选型必须了解的五个参数 脉冲数 (每转输出脉冲数 P / R) ; 信号输出形式 (信号路数及信号输出形式) ; 电源电压 (5~ 12V 为低电压,12~24 为高电压) ;轴径(mm) ;外型尺寸(mm) 。 (例:用户要求订购 100 脉冲、三路信号长线mm 的,则我们编码器的型号为****) 光电编码器安装与使用 ◇机械方面 实心轴类 1.编码器轴与用户端输出轴之间采用弹性软连接,以避免因用户轴的串动、跳动而造成编码器轴系和码盘 的损坏。 2.安装时请注意允许的轴负载。 3.应保证编码器轴与用户输出轴的不同轴度<0.20mm,与轴线.安装时严禁敲击和摔打碰撞,以免损坏轴系和码盘。 空心轴类 1.要避免与编码器刚性连接,应采用板弹簧。 2.安装时编码器应轻轻推入被套轴,严禁用锤敲击,以免损坏轴系和码盘。 3.长期使用时,请检查板弹簧相对编码器是否松动;因定编码器的螺钉是否松动。 ◇电气方面 1.接地线应尽量粗,一般应大于 φ3。 2.编码器的输出线彼此不要搭接,以免损坏输出电路。 3.编码器的信号线不要接到直流电源上或交流电流上,以免损坏输出电路。 4.与编码器相连的电机等设备,应接地良好,不要有静电。 5.配线.开机前,应仔细检查,产品说明书与编码器型号是否相符,接线.长距离传输时,应考虑信号衰减因素,选用输出阻抗低,抗干扰能力强的输出方式。 8.避免在强电磁波环境中使用。 /################################################################################## #####/ 绝对型编码器:每个位置变化都产生一个固定的代码。绝对型旋转编码器具有断电记忆功能,即断电后当 前位置被记下来,无需在复电工作时重新寻找参考位 增量型编码器:通过轴的旋转产生一系列的脉冲信号。运动速度由一定时间内所产生的脉冲信号决定。脉 冲信号输出可与计数器或 PLC 的输入模块相连,起到测量的目的。 /################################################################################## #########/ 一、光电编码器简介 光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检测装置,它是一种通过光电转换,将输至轴上的机械、 几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器,它主要用于速度或位置(角度)的检测。具有精度高、响应快、 抗干扰能力强、性能稳定可靠等显著的优点。按结构形式可分为直线式编码器和旋转式编码器两种类型。 旋转编码器主要由光栅、光源、检读器、信号转换电路、机械传动等部分组成。光栅面上刻有节距相 等的辐射状透光缝隙,相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期;分别用两个光栅面感光。由于两个光栅 面具有 90° 的相位差,因此将该输出输入数字加减计算器,就能以分度值来表示角度。它们的节距从光电 编码器的输出信号种类来划分,可分为增量式和绝对值式两大类。 旋转增量式编码器转动时输出脉冲,通过计数设备来知道其位置,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。 绝对编码器光码盘上有许多道刻线 线 线……编排,这样在编码 器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从 2 的零次方到 2 的 n-1 次方的唯一的 2 进制编 码(格雷码),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。绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数, 什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提 高了。由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器,已经越来越多地应用于工业控制定位中。 编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出等输出形式。串行输出是时间 上数据按照约定,有先后输出;空间上,所有位数的数据都在一组电缆上(先后)发出。这种约定称为“通讯 协议”,其连接的物理形式有 RS232、RS422(TTL)、RS485 等。串行输出连接线少,传输距离远,可靠性 就大大提高了,但传输速度比并行输出慢。对于绝对编码器,信号并行输出是时间上数据同时发出:空间 上,每个位数的数据各占用一根线缆。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,可直 接进入 PLC 或上位机的 I/O 接口。这种方式输出即时,连接简单。但是,对于位数较多的绝对编码器, 有许多芯电缆,由此带来工程难度和诸多不便、降低了可靠性。因此,在绝对编码器多位数输出一般不采 用并行输出型,而是选用串行输出或总线型输出。 二、光电编码器的分类 按测量方式的分类: 旋转编码器 按编码方式的分类: 绝对式编码器 增量式编码器 混合式编码器 直尺编码器 三、光电编码器的应用 近十几年来,光电编码器发展为一种成熟的多规格、高性能的系列工业化产品,在数控机床、机器人、 雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺服系统等诸多领域中得到了广泛的应用。 旋转编码器是用来测量转速的装置,光电式旋转编码器通过光电转换,可将输出轴的角位移、角速度 等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出(REP)。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有 每转脉冲数(几十个到几千个都有),和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲,而双 路输出的旋转编码器输出两组 A/B 相位差 90 度的脉冲,通过这两组脉冲不仅可以测量转速,还可以判断 旋转的方向。 编码器如以信号原理来分可分为 增量脉冲编码器:SPC 绝对脉冲编码器:APC 两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件. 信号输出: 信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL、HTL),集电极开路(PNP、NPN),推拉式多种形式, 其中 TTL 为长线差分驱动(对称 A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL 也称推拉式、推挽式输出,编码器的信号接收设备 接口应与编码器对应。 信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机,PLC 和计算机连接的模块有低速模块 与高速模块之分,开关频率有低有高。 如单相联接,用于单方向计数,单方向测速。 A.B 两相联接,用于正反向计数、判断正反向和测速。 A、B、Z 三相联接,用于带参考位修正的位置测量。 A、A-,B、B-,Z、Z-连接,由于带有对称负信号的连接,电流对于电缆贡献的电磁场为 0,衰减最 小,抗干扰最佳,可传输较远的距离。 对于 TTL 的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达 150 米。 旋转编码器由精密器件构成,故当受到较大的冲击时,可能会损坏内部功能,使用上应充分注意。 注意的事项是: (1)安装 安装时不要给轴施加直接的冲击。 编码器轴与机器的连接,应使用柔性连接器。在轴上装连接器时,不要硬压入。即使使用连接器,因 安装不良,也有可能给轴加上比允许负荷还大的负荷,或造成拨芯现象,因此,要特别注意。 轴承寿命与使用条件有关,受轴承荷重的影响特别大。如轴承负荷比规定荷重小,可大大延长轴承寿 命。 不要将旋转编码器进行拆解,这样做将有损防油和防滴性能。防滴型产品不宜长期浸在水、油中表面 有水、油时应擦拭干净。(2)振动 加在旋转编码器上的振动,往往会成为误脉冲发生的原因。因此,应对设置场所、安装场所加以注意。 每转发生的脉冲数越多,旋转槽圆盘的槽孔间隔越窄,越易受到振动的影响。在低速旋转或停止时,加在 轴或本体上的振动使旋转槽圆盘抖动,可能会发生误脉冲。 (3)关于配线连接 误配线,可能会损坏内部回路,故在配线时应充分注意: ① 配线应在电源 OFF 状态下进行,电源接通时,若输出线接触电源,则有时会损坏输出回路。 ② 若配线错误,则有时会损坏内部回路,所以配线时应充分注意电源的极性等。 3 若和高压线、动力线并行配线,则有时会受到感应造成误动作成损坏,所以要分离开另行配线。 ④ 延长电线m 以下。并且由于电线的分布容量,波形的上升、下降时间会较长,有问题 时,采用施密特回路等对波形进行整形。 ⑤ 为了避免感应噪声等,要尽量用最短距离配线。向集成电路输入时,特别需要注意。 6 电线延长时,因导体电阻及线间电容的影响,波形的上升、下降时间加长,容易产生信号间的干扰 (串音),因此应用电阻小、线间电容低的电线(双绞线、屏蔽线)。 对于 HTL 的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达 300 米 /#########################################################################################/ 产品分类: (1) 绝对型:其输出信号为计算机能直接识别的二进码,BCD 码或格雷码。 (2) 增量型:其输出信号为连续的方波脉冲,我公司增量型编码器又分为以下几种: A. 主轴型:其特点为可制作 30~3600 P / R 的脉冲,规格齐全,适合多种场合。基本型号有 ISC、 ISL、ISCA、等系列 B. 中空型:其特点为可制作 30~3600 P / R 的脉冲,采用弹簧板连接,安装方便,适合于 DC 和 AC 马 达。基本型号 IHC、IHA 等系列。 C. 手动型:其特点为可制作 25~100 P / R 的脉冲,手感均匀、灵活,体积更小,使用寿命更长。基 本型号有 ISM 等系列。 (3)信号输出说明 B ——表示 A、B 两信号输出,信号相差 90 度。 BZ ——表示 A、B 两信号输出,信号相差 90 度+原点信号输出。 (4) 信号输出形式说明 E ——表示电压输出(4.5V~13.2V)。 C ——表示集电极开放输出,有 NPN 型集电极开放输出(4.5V~13.2V)、NPN 型高电压集电极开放输出(1 0.8V~26.4V)、 C2------PNP 型高电压集电极开放输出(10.8V~26.4)。 F ——表示推拉(互补,推挽)输出(10.8V~26.4V)。 L ——表示长线V)。 T--------表示长线V)。 /########################################################################################### ##/ 一、按码盘的刻孔方式不同分为:增量型和绝对值型 1、增量型:就是每转过单位的角度就发出一个脉冲 信号(也有发正余弦信号,然后对其进行细分斩波出频率更高的脉冲),通常为 A、B、Z 相输出,A、B 相 为相互延迟 1/4 周期的脉冲输出,根据延迟关系可以区别正反转,而且通过取 A、B 的上升和下降沿可以进 行 2 或 4 倍频;Z 相为单圈脉冲,即每圈发出一个脉冲。 2、绝对值型:就是对应一圈每个基准的角度发 出一个唯一与该角度对应 2 进制的数值,通过外部记圈器件可以进行多个位置的记录和测量(N=单圈位置 数*最大记忆圈数)按二进制的类型不同分为一般二进制码和葛雷码,葛雷码的好处是临近的数值变更时各 位的状态只有一个位发生变化,其他位保持不变。二、按信号的输出类型分为:电压输出、集电极开路输 出、推拉互补输出和长线驱动输出。 以工作原理分有增量式与绝对式.绝对式还有单圈(360 度以内工作)和多圈之分. 以电气输出物理形式分增 量值输出有正弦波(电压或电流)输出\集电极开路输出(NPN 或 PNP)\差分驱动输出(或 TTL)\推挽式输出(或 HTL)\上拉电压输出 绝对值输出有并行 5V 或 24V 输出,串行输出(SSI 或 BISS 或 EnDat 等),现场总线输出(P ROFIBUS-DP,Can,DeviceNet,Interbus,其他 RS485 等),变送 4-20mA 输出式等. 以输出数学格式分, 增量式 有 A,B 两相(相差 90 度相位角)和 Z 相(0 位); 绝对式有格雷码,格雷余码,纯二进制码,BCD 码,注意,如果是 并行输出,必须是用格雷码或格雷余码. 以应用情况分,有旋转编码器与角度编码器(高精度角度 360 度以 内测量),直线编码器(光栅尺)之分. 如以编码器机械安装形式分, 有轴型(夹紧法兰,同步法兰,伺服安装 型),轴套型(半空,全空,大口径型),微型,金属外壳重载型等. 以编码器物理工作原理分,有光电式,磁电式, 触点电刷式. 我有一本光电编码器选型参数介绍及增量式到绝对式,绝对单圈到绝对多圈的样本介绍,需要 的朋友可以将地址 email 给我,免费寄送 自然二进制码与格雷码的比较: 1、自然二进制码和二进制数一一对应,简单易行,它是权重码,每一位 都有确定的大小,从最高位到最低位依次为 2 的 N 次幂排列,可以直接进行大小比较和算术运算。自然二 进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号,但在某些情况,例如从十进制的 3 转换为 4 时二进制码的 每一位都要变,使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。 2、格雷码则没有这一缺点,它在相邻电平间转换 时,只有一位生变化,格雷码不是权重码,每一位码没有确定的大小,不能直接进行比较大小和算术运算, 也不能直接转换成模拟信号,要经过一次码变换,变成自然二进制码。但对于电路由于临近数值之间的转 换而产生的尖峰电流脉冲有很好的抑制作用,尤其利用在绝对值编码器上此特点突出,另外电梯的楼层检 测一般也多为格雷码检测,一方面减小每个位的检测开关的冲击电流,另外可以减少检测开关的检测次数 从而加大使用寿命。 /###########################################################################################