伺服電機編碼器

1、伺服電機編碼器伺服電機編碼器是安裝在伺服電機上用來測量磁極位置和伺服電機轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速的一種傳感 器，從物理介質(zhì)的不同來分，伺服電機編碼器可以分為光電編碼器和磁電編碼器，另外旋 轉(zhuǎn)變壓器也算一種特殊的伺服編碼器，市場上使用的基本上是光電編碼器，不過磁電編碼 器作為后起之秀，有可靠，便宜，抗污染等特點，有趕超光電編碼器的趨勢?；拘畔⒅形拿Q伺服電機編碼器0C輸出輸出推挽輸出接口連接方便 分類abzuvw1 4目錄2536原理伺服編碼器這個基本的功能與普通編碼器是一樣的，比如絕對型的有A,A反，B, B反，ZZ反等信號，除此之外，伺服編碼器還有著跟普通編碼器不同的地方，那就是伺服電機多 數(shù)為同步電機

2、，同步電機啟動的時候需要知道轉(zhuǎn)子的磁極位置，這樣才能夠大力矩啟動伺 服電機，這樣需要另外配幾路信號來檢測轉(zhuǎn)子的當前位置， 比如增量型的就有uvw?信號, 正因為有了這幾路檢測轉(zhuǎn)子位置的信號，伺服編碼器顯得有點復雜了，以致一般人弄不懂 它的道理了，加上有些廠家故意掩遮一些信號，相關的資料不齊全，就更加增添了伺服電 機編碼器的神秘色彩。由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反 轉(zhuǎn)，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定 性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬

3、有一定的厚度，精度 就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級，塑料碼盤是經(jīng)濟型的，其成本低，但 精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。分辨率-編碼器以每旋轉(zhuǎn) 360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率， 也稱解析分度、 或直接 稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度 510000線。輸出信號1、 0C輸出：就是平常說的輸出，連接需要考慮輸入阻抗和電路回路問題2、電壓輸出：其實也是0C輸出一種格式，不過內(nèi)置了有源電路.3、推挽輸出：接口連接方便，不用考慮 NPN和PNP問題.4、 差動輸出 ： 抗干擾好，傳輸距離遠，大部分伺服編碼器采用這種輸出.分類增量編碼除了普通編碼器的 ABZ信號外，增量型伺服編碼器還有 UV

4、W信號，國產(chǎn)和早期的 進口伺服大都采用這樣的形式，線比較多。以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖，通過計數(shù)設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數(shù)設備 的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當停電后，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編 碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數(shù)設備記憶的零點就會偏移， 而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產(chǎn)結果出現(xiàn)后才能知道。解決的方法是增加參考點，編碼器每經(jīng)過參考點，將修正進計數(shù)設備的記憶位置。在參考 點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找 零等方法。比如，打印機掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機，我們都

5、能聽到噼哩啪 啦的一陣響，它在找參考零點，然后才工作。這樣的方法對有些工控項目比較麻煩，甚至不允許開機找零 （ 開機后就要知道準確位置 ） ， 于是就有了絕對編碼器的出現(xiàn)。絕對型旋轉(zhuǎn)光電編碼器，因其每一個位置絕對唯一、抗干擾、無需掉電記憶，已經(jīng)越來越 廣泛地應用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長度測量和定位控制。絕對編碼器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 器是由碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的

6、影響。絕對編碼器由機械位置決定的每個位置的唯一性，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。由于絕對編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器， 已經(jīng)越來越多地應用于伺服電機上。 絕對型編碼器因其高精度，輸出位數(shù)較多，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號必須確保 連接很好，對于較復雜工況還要隔離， 連接電纜芯數(shù)多， 由此帶來諸多不便和降低可靠性， 因此，絕對編碼器在多位數(shù)輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國生產(chǎn)的絕對 型編碼器串行輸出最常用的是 SSI（同步串行輸出）。從單圈到多圈絕對式編碼

7、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，當轉(zhuǎn)動超過 360 度時，編碼又回到原點，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。生產(chǎn)廠家運用鐘表齒輪機械的原理， 當中心碼盤旋轉(zhuǎn)時， 通過齒輪傳動另一組碼盤 （或多組 齒輪，多組碼盤 ），在單圈編碼的基礎上再增加圈數(shù)的編碼，以擴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，它同樣是由機械位置確定編碼，每個位置編碼 唯一不重復，而無需記憶。多圈編碼器另一個優(yōu)點是由于測量范圍大，實

8、際使用往往富裕較多，這樣在安裝時不必要 費勁找零點，將某一中間位置作為起始點就可以了，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，歐洲新出來的伺服電機基本上都采用多圈絕對值 型編碼器。正余弦由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取 , 獲得 四組正弦波信號組合成 A B C D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360 度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)輸出一個Z相脈沖 以代表零位參考位。普通的正余弦編碼器具備一對正交的 sin，cos1Vp-p信號，相當于方波信號的增量式編碼 器的AB正交信

9、號，每圈會重復許許多多個信號周期，比如2048等;以及一個窄幅的對稱三 角波Index信號，相當于增量式編碼器的Z信號，一圈一般出現(xiàn)一個；這種正余弦編碼器實 質(zhì)上也是一種增量式編碼器。另一種正余弦編碼器除了具備上述正交的 sin 、 cos 信號外， 還具備一對一圈只出現(xiàn)一個信號周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C D信號，如果以C信號為sin，則D信號為cos，通過sin、cos信號的高倍率細分技術，不僅可以使正余弦編 碼器獲得比原始信號周期更為細密的名義檢測分辨率， 比如 2048線的正余弦編碼器經(jīng) 2048 細分后，就可以達到每轉(zhuǎn) 400多萬線的名義檢測分辨率，當前很多歐美伺服廠家都提供

10、這 類高分辨率的伺服系統(tǒng)，而國內(nèi)廠家尚不多見；此外帶C、D信號的正余弦編碼器的 C D信 號經(jīng)過細分后，還可以提供較高的每轉(zhuǎn)絕對位置信息，比如每轉(zhuǎn) 2048個絕對位置，因此帶 C、D信號的正余弦編碼器可以視作一種模擬式的單圈絕對編碼器。9g0n9正余弦伺服電機編碼器的優(yōu)點是不用采用高頻率的通訊即可讓伺服驅(qū)動器獲得高精度的細 分，這樣降低了硬件要求，同時由于有單圈角度信號，可以讓伺服電機啟動平穩(wěn)，啟動力 矩大。維修更換對位麻煩是伺服編碼器維修和更換的技術難點，由于一般伺服電機廠家為了技術保密和防 止競爭對手仿制它們的產(chǎn)品，都不公開伺服編碼器的磁極原點對位原理，而且每家公司的 伺服編碼器對位原理都

11、不一樣，這樣給伺服編碼器的維修帶來麻煩，一般采用跟一臺好的 編碼器比較的方法進行破解，這樣對一般維修公司是一種大的挑戰(zhàn)，維修過程不再是傳統(tǒng) 的萬用表能夠解決問題了，需要采用數(shù)據(jù)域的維修理念來進行。另外修理過程中不要輕易 拆開編碼器的碼盤和電路，不然可能好的東西都被搞壞了。注意事項安裝時不要給軸施加直接的沖擊。伺服電機編碼器軸與機器的連接，應使用柔性連接器。在軸上裝連接器時，不要硬壓入。 即使使用連接器，因安裝不良，也有可能給軸加上比允許負荷還大的負荷，或造成撥芯現(xiàn) 象，要特別注意。軸承壽命與使用條件有關，受軸承荷重的影響特別大。如軸承負荷比規(guī)定荷重小，可大大 延長軸承壽命。不要將編碼器進行拆解

12、，這樣做將有損防油和防滴性能。防滴型產(chǎn)品不宜長期浸在水、表 面有水、油時應擦拭干凈。振動加在編碼器上的振動，往往會成為誤脈沖發(fā)生的原因。因此，應對設置場所、安裝場所加 以注意。每轉(zhuǎn)發(fā)生的脈沖數(shù)越多，旋轉(zhuǎn)槽圓盤的槽孔間隔越窄，越易受到振動的影響。在 低速旋轉(zhuǎn)或停止時，加在軸或本體上的振動使旋轉(zhuǎn)槽圓盤抖動，可能會發(fā)生誤脈沖。配線連接 配線應在電源OFF犬態(tài)下進行，電源接通時，若輸出線接觸電源，貝U有時會損壞輸出回 路。 若配線錯誤，貝U有時會損壞內(nèi)部回路，所以配線時應充分注意電源的極性等。 若和高壓線、動力線并行配線，則有時會受到感應造成誤動作而損壞，所以要分離開另 行配線。 延長電線時，應在10

13、m以下。并且由于電線的分布容量，波形的上升、下降時間會較長， 有問題時，采用施密特回路等對波形進行整形。 為了避免感應噪聲等，要盡量用最短距離配線。向集成電路輸入時，特別需要注意。 電線延長時，因?qū)w電阻及線間電容的影響，波形的上升、下降時間加長，容易產(chǎn)生信 號間的干擾（串音），因此應用電阻小、線間電容低的電線 （雙絞線、屏蔽線 ）。選型注意一. 的外形尺寸 :38MM,58MM,66MM,.二. 伺服電機編碼器分為 : 單圈，多圈。三. 伺服電機編碼器按原理分為 : 磁絕對值編碼器，光電絕對值編碼器四. 伺服電機編碼器出線方式分為 : 側出線，后出線五. 伺服電機編碼器軸分為 :6MM,8MM,10MM,12MM,14MM,25MM.六. 伺服電機編碼器分為 : 軸，盲孔，通孔。七. 伺服電機編碼器防護分為 :IP54-68.八. 安裝方式分為 :夾緊法蘭、同步法蘭、夾緊帶同步法蘭、盲孔 （彈簧片，抱緊 ）、通孔（彈 簧片，鍵銷 ）九. 絕對值編碼器精