編碼器常用問答

1、編碼器常用問答    摘錄時(shí)間:2009-10-9 11:27:53   威海三豐電子科技公司     348    一、問：增量旋轉(zhuǎn)編碼器選型有哪些注意事項(xiàng)？    應(yīng)注意三方面的參數(shù)：    1 械安裝尺寸，包括定位止口，軸徑，安裝孔位；電纜出線方式；安裝空間體積；工作環(huán)境防護(hù)等級是否滿足要求。    2 分辨率，即編碼器工作時(shí)每圈輸出的脈沖數(shù)

2、，是否滿足設(shè)計(jì)使用精度要求。    3電氣接口，編碼器輸出方式常見有推拉輸出（F型HTL格式），電壓輸出（E），集電極開路（C，常見C為NPN型管輸出，C2為PNP型管輸出），長線驅(qū)動器輸出。其輸出方式應(yīng)和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。    二、問：請教如何使用增量編碼器？    1，增量型旋轉(zhuǎn)編碼器有分辨率的差異，使用每圈產(chǎn)生的脈沖數(shù)來計(jì)量，數(shù)目從6到5400或更高，脈沖數(shù)越多，分辨率越高；這是選型的重要依據(jù)之一。    2，增量型編

3、碼器通常有三路信號輸出（差分有六路信號）：AB和Z，一般采用TTL電平，A脈沖在前，B脈沖在后，AB脈沖相差90度，每圈發(fā)出一個(gè)Z脈沖，可作為參考機(jī)械零位。一般利用A超前B或B超前A進(jìn)行判向，我公司增量型編碼器定義為軸端看編碼器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)，A超前B為90°，反之逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)B超前A為90°。也有不相同的，要看產(chǎn)品說明。    3，使用PLC采集數(shù)據(jù)，可選用高速計(jì)數(shù)模塊；使用工控機(jī)采集數(shù)據(jù)，可選用高速計(jì)數(shù)板卡；使用單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，建議選用帶光電耦合器的輸入端口。    4，建議B脈沖做順

4、向（前向）脈沖，A脈沖做逆向（后向）脈沖，Z原點(diǎn)零位脈沖。    5，在電子裝置中設(shè)立計(jì)數(shù)棧。    三、關(guān)于戶外使用或惡劣環(huán)境下使用    有網(wǎng)友來email問，他的設(shè)備在野外使用，現(xiàn)場環(huán)境臟，而且怕撞壞編碼器。    我公司有鋁合金（特殊要求可做不銹鋼材質(zhì)）密封保護(hù)外殼，雙重軸承重載型編碼器，放在戶外不怕臟，鋼廠、重型設(shè)備里都可以用。    不過如果編碼器安裝部分有空間，我還是建議在編碼器外部

5、再加裝一防護(hù)殼，以加強(qiáng)對其進(jìn)行保護(hù)，必竟編碼器屬精密元件，一臺編碼器和一個(gè)防護(hù)殼的價(jià)值比較還是有一定差距的。    四、從接近開關(guān)、光電開關(guān)到旋轉(zhuǎn)編碼器：    工業(yè)控制中的定位，接近開關(guān)、光電開關(guān)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟了，而且很好用?？墒?，隨著工控的不斷發(fā)展，又有了新的要求，這樣，選用旋轉(zhuǎn)編碼器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)就突出了：    信息化：除了定位，控制室還可知道其具體位置；    柔性化：定位可以在控制室柔性調(diào)整；  

6、0; 現(xiàn)場安裝的方便和安全、長壽：拳頭大小的一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，可以測量從幾個(gè)µ到幾十、幾百米的距離，n個(gè)工位，只要解決一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的安全安裝問題，可以避免諸多接近開關(guān)、光電開關(guān)在現(xiàn)場機(jī)械安裝麻煩，容易被撞壞和遭高溫、水氣困擾等問題。由于是光電碼盤，無機(jī)械損耗，只要安裝位置準(zhǔn)確，其使用壽命往往很長。    多功能化：除了定位，還可以遠(yuǎn)傳當(dāng)前位置，換算運(yùn)動速度，對于變頻器，步進(jìn)電機(jī)等的應(yīng)用尤為重要。    經(jīng)濟(jì)化：對于多個(gè)控制工位，只需一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的成本，以及更主要的安裝、維護(hù)、損耗成本降低，使用

7、壽命增長，其經(jīng)濟(jì)化逐漸突顯出來。    如上所述優(yōu)點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)編碼器已經(jīng)越來越廣泛地被應(yīng)用于各種工控場合。    五、關(guān)于電源供應(yīng)及編碼器和PLC連接：    一般編碼器的工作電源有三種：5Vdc、5-13 Vdc或11-26Vdc。如果你買的編碼器用的是11-26Vdc的，就可以用PLC的24V電源，需注意的是：    1 編碼器的耗電流，在PLC的電源功率范圍內(nèi)。    2 編碼器如是并行輸出，連

8、接PLC的I/O點(diǎn)，需了解編碼器的信號電平是推拉式（或稱推挽式）輸出還是集電極開路輸出，如是集電極開路輸出的，有N型和P型兩種，需與PLC的I/O極性相同。如是推拉式輸出則連接沒有什么問題。    3 編碼器如是驅(qū)動器輸出，一般信號電平是5V的，連接的時(shí)候要小心，不要讓24V的電源電平串入5V的信號接線中去而損壞編碼器的信號端。（我公司也可以做寬電壓驅(qū)動器輸出（5-30 Vdc），有此要求定貨時(shí)要注明）    六、在很多的情況之下是編碼器并沒有壞，而只是干擾的原因，造成波型不好，導(dǎo)致計(jì)數(shù)不準(zhǔn)。請教如何進(jìn)行判斷？謝謝

9、！    編碼器屬精密元件，這主要因?yàn)榫幋a器周圍干擾比較嚴(yán)重，比如：是否有大型電動機(jī)、電焊機(jī)頻繁起動造成干擾，是否和動力線同一管道傳輸?shù)取?#160;   選擇什么樣的輸出對抗干擾也很重要，一般輸出帶反向信號的抗干擾要好一些，即A+A-B+B-Z+Z-，其特征是加上電源8根線，而不是5根線(共零)。帶反向信號的在電纜中的傳輸是對稱的，受干擾小，在接受設(shè)備中也可以再增加判斷（例如接受設(shè)備的信號利用A、B信號90°相位差，讀到電平10、11、01、00四種狀態(tài)時(shí)，計(jì)為一有效脈沖，此方案可有效提高系統(tǒng)抗干擾性能（計(jì)數(shù)準(zhǔn)確

10、）。    就是編碼器也有好壞，其碼盤電子芯片內(nèi)部電路信號輸出的差別很大，要不然怎么一個(gè)1000線的增量型編碼器會從300多元到3000多元差別那么大呢?    排除(搬離、關(guān)閉、隔離)干擾源，判斷是否為機(jī)械間隙累計(jì)誤差，判斷是否為控制系統(tǒng)和編碼器的電路接口不匹配（編碼器選型錯(cuò)誤）；方法償試后故障現(xiàn)象排除，則可初步判斷，若未排除須進(jìn)一步分析。    判斷是否為編碼器自身故障的簡單方法是排除法?，F(xiàn)在我公司編碼器已大規(guī)模生產(chǎn)，技術(shù)生產(chǎn)已成熟運(yùn)用，產(chǎn)品故障率控制在千分之幾。排除法的

11、具體方法是：用一臺相同型號的編碼器替換上去，如果故障現(xiàn)象相同，可基本排除是編碼器故障問題，因?yàn)閮膳_編碼器同時(shí)有故障的小概率事件發(fā)生可能很小，可以看作為0。假如換一臺相同型號編碼器上去，故障現(xiàn)象立刻排除，則可基本判定是編碼器故障。    七、何為長線驅(qū)動？普通型編碼器能否遠(yuǎn)距離傳送？    答：長線驅(qū)動也稱差分長線驅(qū)動，5V，TTL的正負(fù)波形對稱形式，由于其正負(fù)電流方向相反，對外電磁場抵消，故抗干擾能力較強(qiáng)。普通型編碼器一般傳輸距離是100米，如果是24V HTL型且有對稱負(fù)信號的，傳輸距離300-400米。

12、0;   八、問：能否簡單介紹旋轉(zhuǎn)編碼器檢測直線位移的方法？    答： 1，使用“彈性連軸器”將旋轉(zhuǎn)編碼器與驅(qū)動直線位移的動力裝置的主軸直接聯(lián)軸。    2，使用小型齒輪（直齒，傘齒或蝸輪蝸桿）箱與動力裝置聯(lián)軸。    3，使用在直齒條上轉(zhuǎn)動的齒輪來傳遞直線位移信息。    4，在傳動鏈條的鏈輪上獲得直線位移信息。    5，在同步帶輪的同步帶上獲得直線位移信息。&

13、#160;   6，使用安裝有磁性滾輪的旋轉(zhuǎn)編碼器在直線位移的平整鋼鐵材料表面獲得位移信息（避免滑差）。    7，使用類似“鋼皮尺”的“可回縮鋼絲總成”連接旋轉(zhuǎn)編碼器來探測直線位移信息（數(shù)據(jù)處理中須克服疊層卷繞誤差）。    8，類似7，使用帶小型力矩電機(jī)的“可回縮鋼絲總成”連接旋轉(zhuǎn)編碼器來探測直線位移信息（目前德國有類似產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，幾乎無疊層卷繞誤差）。    九、增量光柵Z信號可否作零點(diǎn)？圓光柵編碼器如何選用？  &

14、#160; 無論直線光柵還是軸編碼器其Z信號的均可達(dá)到同AB信號相同的精確度，只不過軸編碼器是一圈一個(gè)，而直線光柵是每隔一定距離一個(gè)，用這個(gè)信號可達(dá)到很高的重復(fù)精度。可先用普通的接近開關(guān)初定位，然后找最為接近的Z信號(每次同方向找)，裝的時(shí)候不要望忘了將其相位調(diào)的和光柵相位一致，否則不準(zhǔn)。    根據(jù)你的細(xì)分精度要求和分辯率要求選用。精度高自然要選用每周線紋高的，精度不高，就沒必要選用高線紋數(shù)的圓光柵編碼器了。    十、增量型編碼器和絕對型編碼器有何區(qū)別？做一個(gè)伺服系統(tǒng)時(shí)怎么選擇呢？ 

15、0;  常用的為增量型編碼器，如果對位置、零位有嚴(yán)格要求用絕對型編碼器。伺服系統(tǒng)要具體分析，看應(yīng)用場合。    測速度用常用增量型編碼器，可無限累加測量；測位置用絕對型編碼器，位置唯一性（單圈或多圈），最終看應(yīng)用場合，看要實(shí)現(xiàn)的目的和要求。    十一、絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器選型注意事項(xiàng)，旋轉(zhuǎn)編碼器和接近開關(guān)、光電開關(guān)優(yōu)勢比較：    絕對編碼器單圈從經(jīng)濟(jì)型8位到高精度17位，價(jià)格可以從幾百元到1萬多不等；    絕對編碼

16、器多圈大部分用25位，輸出有SSI，總線Profibus-DPCan L2InterbusDeviceNet價(jià)格也可以從3千多到1萬多不等。    旋轉(zhuǎn)光電編碼器測量角度和長度，已是很成熟的技術(shù)了，現(xiàn)今再用上高精度大量程的絕對型編碼器，大大提高了測量精度和可靠性，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。就目前來看，其仍然是測量長度的最多選擇。    十二、從增量式編碼器到絕對式編碼器    旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位

17、置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動，當(dāng)來電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。    解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法。    比如，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機(jī)，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點(diǎn)，然后才工作。 

18、;   這樣的方法對有些工控項(xiàng)目比較麻煩，甚至不允許開機(jī)找零（開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置），于是就有了絕對編碼器的出現(xiàn)。    絕對編碼器光碼盤上有許多道刻線，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(gè)位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。    絕對編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且

19、不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)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。    由于絕對編碼器在位置定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工控定位中。    測速度需要可以無限累加測量，目前增量型編碼器在測速應(yīng)用方面仍處于無可取代的主流位置。    十三、能不能告訴我選用絕對型編碼器應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？    (一).機(jī)械部分:    1.測長度還

20、是測角度，測長度如何通過機(jī)械方式轉(zhuǎn)換(在上面有一些介紹，如不清楚可來電討論)。測角度是360度內(nèi)(單圈)，還是可能過360度(多圈)。生產(chǎn)過程是一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)循環(huán)工作，還是來回方向循環(huán)工作。    2.軸連接安裝形式，有軸型通過軟性聯(lián)軸器連接，還是軸套型連接。    3.使用環(huán)境：粉塵水氣震動撞擊?    (二)電氣部分    1.連接的輸出接收部分是什么?    2.信號形式? 

21、0;  3.分辨率要求?    4.控制要求?    十四、從單圈絕對式編碼器到多圈絕對式編碼器    旋轉(zhuǎn)單圈絕對式編碼器，以轉(zhuǎn)動中測量光碼盤各道刻線，以獲取唯一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動超過360度時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，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)范圍360度以內(nèi)的測量，稱為單圈絕對式編碼器。    如果要測量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍，就要用到多圈絕對式編碼器。   

22、60;編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過齒輪傳動另一組碼盤（或多組齒輪，多組碼盤），在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測量范圍，這樣的絕對編碼器就稱為多圈式絕對編碼器，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼唯一不重復(fù)，而無需記憶。    多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多，這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn)，將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，而大大簡化了安裝調(diào)試難度。    多圈式絕對編碼器在長度定位方面的優(yōu)勢明顯，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工控定位中。

23、60;   十五、絕對型編碼器的串行和并行輸出的詳細(xì)一點(diǎn)的信息，謝謝！    并行輸出：    絕對型編碼器輸出的是多位數(shù)碼（格雷碼或純二進(jìn)制碼），并行輸出就是在接口上有多點(diǎn)高低電平輸出，以代表數(shù)碼的1或0，對于位數(shù)不高的絕對編碼器，一般就直接以此形式輸出數(shù)碼，可直接進(jìn)入PLC或上位機(jī)的I/O接口，輸出即時(shí)，連接簡單。但是并行輸出有如下問題：    1。必須是格雷碼，因?yàn)槿缡羌兌M(jìn)制碼，在數(shù)據(jù)刷新時(shí)可能有多位變化，讀數(shù)會在短時(shí)間里造成錯(cuò)碼。

24、60;   2。所有接口必須確保連接好，因?yàn)槿缬袀€(gè)別連接不良點(diǎn)，該點(diǎn)電位始終是0，造成錯(cuò)碼而無法判斷。    3。傳輸距離不能遠(yuǎn)，一般在一兩米，對于復(fù)雜環(huán)境，最好有隔離。    4。對于位數(shù)較多，要許多芯電纜，并要確保連接優(yōu)良，由此帶來工程難度，同樣，對于編碼器，要同時(shí)有許多節(jié)點(diǎn)輸出，增加編碼器的故障損壞率。    并行：時(shí)間上，數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)出；空間上，每個(gè)位數(shù)的數(shù)據(jù)各占用一根線纜。    增量型編碼器輸出的

25、通常是并行輸出。    串行輸出：    串行輸出就是通過約定，在時(shí)間上有先后的數(shù)據(jù)輸出，這種約定稱為通訊規(guī)約，其連接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。    串行輸出連接線少，傳輸距離遠(yuǎn)，對于編碼器的保護(hù)和可靠性就大大提高了，一般高位數(shù)的絕對編碼器都是用串行輸出的。    由于絕對型編碼器的部分知名廠家在德國，所以串行輸出大部分是與德國的西門子配套的，如SSI同步串行輸出，總線型是PROFIBUS-DP的輸出

26、等。    串行輸出編碼器連接德國西門子的設(shè)備是比較容易的，但是連接非德國系的設(shè)備，接口就是問題了，我公司提供各種接口輸出的儀表，可以解決這樣的問題。    串行：時(shí)間上，數(shù)據(jù)按照約定，有先后；空間上，所有位數(shù)的數(shù)據(jù)都在一組線纜上（先后）發(fā)出。    十六、串行編碼器應(yīng)該都是絕對式的?    串行是指按時(shí)間約定，串行輸出數(shù)字編碼信號，基本是絕對的，但也有一些增量編碼器，通過內(nèi)置電池記憶原點(diǎn)，其也可以通過串行輸出位置值，如電池線不聯(lián)，還是

27、增量編碼器，此也稱為偽絕對值編碼器，在一些日本伺服系統(tǒng)中較多見。其本質(zhì)其實(shí)還是增量編碼器。    十七、問：為什么叫“絕對型編碼器”？    “絕對型編碼器”相對于“增量型編碼器”而言。    “絕對型編碼器”使用某種方式表示并記憶物體的絕對位置，角度和圈數(shù)。即一旦位置，角度和圈數(shù)固定，什么時(shí)候編碼器的示值都唯一固定，包括停電后投電?！霸隽啃途幋a器”做不到這一點(diǎn)。一般“增量型編碼器”輸出兩個(gè)A、B脈沖信號，和一個(gè)Z(L)零位信號，A、B脈沖互差90度相位角。通過脈沖計(jì)數(shù)可以知

28、道位置，角度和圈數(shù)增量，通過AB脈沖信號超前或滯后可以知道方向，停電后，必須從約定的基準(zhǔn)重新開始計(jì)數(shù)。“增量型編碼器”表示位置，角度和圈數(shù)需要做后處理，重新投電要做“復(fù)零”操作，所以，“增量型編碼器”比“絕對型編碼器”在價(jià)格上便宜許多。    十八、問：光電編碼器、光學(xué)電子尺和靜磁柵絕對編碼器的優(yōu)缺點(diǎn)？    光電編碼器：    1，優(yōu)點(diǎn)：體積小，精密，本身分辨度可以很高(目前我公司通過細(xì)分技術(shù)在直徑66的編碼器上可達(dá)到54000cpr) ，無接觸無磨損；同一品種既可檢測角度

29、位移，又可在機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置幫助下檢測直線位移；多圈光電絕對編碼器可以檢測相當(dāng)長量程的直線位移(如25位多圈)。壽命長，安裝隨意，接口形式豐富，價(jià)格合理。成熟技術(shù)，多年前已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。    2，缺點(diǎn)：精密但對戶外及惡劣環(huán)境下使用提出較高的保護(hù)要求；量測直線位移需依賴機(jī)械裝置轉(zhuǎn)換，需消除機(jī)械間隙帶來的誤差；檢測軌道運(yùn)行物體難以克服滑差。    光學(xué)電子尺：    1，優(yōu)點(diǎn)：精密，本身分辨度較高（可達(dá)到0.005mm）；體積適中，直接測量直線位移；無接觸無磨損，測量間隙寬

30、泛；價(jià)格適中，接口形式豐富，已在國內(nèi)外金屬切削機(jī)械行業(yè)得到較多應(yīng)用（如線切割、電火花等）。    2，缺點(diǎn)：測量直線和角度要使用不同品種；量程受限制（量程超過4m，生產(chǎn)制造困難價(jià)格昂貴），不適于在大量程惡劣環(huán)境處實(shí)施位移檢測。    靜磁柵絕對編碼器：    1，優(yōu)點(diǎn)：體積適中，直接測量直線位移，絕對數(shù)字編碼，理論量程沒有限制；無接觸無磨損，抗惡劣環(huán)境，可水下1000米使用；接口形式豐富，量測方式多樣；價(jià)格尚能接受。    2，缺點(diǎn)：分辨度1mm不高；測量直線和角度要使用不同品種；不適于在精小處實(shí)施位移檢測（大于260毫米）。    十九、例題：一個(gè)圓盤，分50個(gè)點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)定位控制，轉(zhuǎn)速很慢，是要用到絕對型編碼器嗎？怎么找原點(diǎn)呢？50個(gè)位置定位是360度均勻等分嗎？    絕對編碼器的編碼都是2的冪次方，沒有360度均