編碼器應(yīng)用技術(shù)

編碼器應(yīng)用技術(shù)第1頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光電編碼器原理一編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)二編碼器技術(shù)規(guī)格三目錄編碼器選型---方法與技巧三第2頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光電編碼器可以定義為：一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將輸至軸上的機(jī)械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測(cè)。光電編碼器是一種集光、機(jī)、電為一體的數(shù)字化檢測(cè)裝置，它具有分辨率高、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用可靠、易于維護(hù)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。典型的光電編碼器由碼盤(pán)（Disk）、檢測(cè)光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路）及機(jī)械部件等組成。

增量式光電編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖信號(hào)就對(duì)應(yīng)于一個(gè)增量位移，但是不能通過(guò)輸出脈沖區(qū)別出是在哪個(gè)位置上的增量。一般來(lái)說(shuō)，增量式光電編碼器輸出A，B兩相互差90°電度角的脈沖信號(hào)（即所謂的兩組正交輸出信號(hào)），從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。同時(shí)還有用作參考零位的Z相標(biāo)志（指示）脈沖信號(hào)，碼盤(pán)每旋轉(zhuǎn)一周，只發(fā)出一個(gè)標(biāo)志信號(hào)，標(biāo)志脈沖通常用來(lái)指示機(jī)械位置或?qū)Ψe累量清零。

光電編碼器原理第3頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光電編碼器原理第4頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光電編碼器原理一編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)二編碼器技術(shù)規(guī)格三目錄編碼器選型與安裝應(yīng)用三第5頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)光電編碼器產(chǎn)生脈沖的方式不同，可以分為增量式和絕對(duì)式；按編碼器運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方式來(lái)分，可以分為旋轉(zhuǎn)式和直線式；按輸出信號(hào)的不同，可以分為模擬量編碼器和數(shù)字編碼器。編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)第6頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)第7頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)第8頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)省線式編碼器第9頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器絕對(duì)值編碼器光碼盤(pán)上有許多道由里至外的刻線碼道，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(guò)n個(gè)光柵讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方變化的唯一的二進(jìn)制編碼（格雷碼！），這就稱(chēng)為n位絕對(duì)值編碼器。絕對(duì)值編碼器由機(jī)械位置決定每個(gè)位置的唯一性，每個(gè)位置的編碼是唯一且絕對(duì)的，所以稱(chēng)為絕對(duì)值編碼器。它不受停電、干擾的影響。它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就可以去讀取它的值。這樣，編碼器的抗干擾性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。在它的圓形碼盤(pán)上沿徑向有若干同心碼道，每條上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤(pán)上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，顯然，碼道越多，分辨率就越高，對(duì)于一個(gè)具有N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤(pán)必須有N條碼道。第10頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器碼制與碼盤(pán)絕對(duì)式光電編碼器的碼盤(pán)按照其所用的碼制可以分為二進(jìn)制碼碼盤(pán)、循環(huán)碼（格雷碼）碼盤(pán)、十進(jìn)制碼碼盤(pán)、六十進(jìn)制碼（度、分、秒進(jìn)制）碼盤(pán)等。4位二元碼盤(pán)（二進(jìn)制、格雷碼）。圖中黑、白色分別表示透光、不透光區(qū)域。第11頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器（a)圖示是一個(gè)4位二進(jìn)制碼盤(pán)，它的最里圈碼道為第1碼道，半圈透光半圈不透光，對(duì)應(yīng)于最高位C1，最外圈為第n碼道，共分成2的n次方個(gè)亮暗間隔，對(duì)應(yīng)于最低位Cn。n位二元碼盤(pán)最小分辨率為：碼盤(pán)轉(zhuǎn)角α（單位：°）與轉(zhuǎn)換出的二進(jìn)制數(shù)碼C1、C2…Cn及十進(jìn)制數(shù)N的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：第12頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器4位循環(huán)碼盤(pán)，它與二進(jìn)制碼盤(pán)相同的是，碼道數(shù)也等于數(shù)碼位數(shù)，因此最小分辨率也是按公式θ＝360°/2n求得.最內(nèi)圈也是半圈透光半圈不透光，對(duì)應(yīng)R1位，最外圈是第n碼道，對(duì)應(yīng)Rn位。與二進(jìn)制碼盤(pán)不同的是：其第2碼道也是一半透光一半不透光，第i碼道分為2的i-1次方個(gè)黑白間隔，第i碼道的黑白分界線與第i-1碼道的黑白分界線錯(cuò)開(kāi)360°/2i。循環(huán)碼盤(pán)轉(zhuǎn)到相鄰區(qū)域時(shí)，編碼中只有一位發(fā)生變化。第13頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器十進(jìn)制數(shù)自然二進(jìn)制數(shù)格雷碼十進(jìn)制數(shù)自然二進(jìn)制數(shù)格雷碼000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000

一種自然二進(jìn)制碼與格雷碼的對(duì)照表第14頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)值編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤(pán)各碼道刻線，以獲取唯一的一組編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360°時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對(duì)編碼唯一的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)360°以內(nèi)的測(cè)量，稱(chēng)為單圈絕對(duì)值編碼器.絕對(duì)值多圈有機(jī)械齒輪組絕對(duì)計(jì)圈與電子增量計(jì)圈等多種（還有其他計(jì)圈方式，但不多見(jiàn)）。內(nèi)部機(jī)械齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)絕對(duì)計(jì)圈，不僅每圈位置是絕對(duì)的，而且圈數(shù)也是絕對(duì)值的，稱(chēng)為絕對(duì)值真多圈。類(lèi)似于鐘表，有了60min,內(nèi)部齒輪計(jì)一個(gè)位置，就是1點(diǎn)鐘，這樣就可以有12h×60min的量程。但是這樣的話，圈數(shù)就有個(gè)范圍（12h），例如現(xiàn)在多圈絕對(duì)值編碼器較多的4096圈和65536圈兩種。電子增量計(jì)圈，通過(guò)電池記憶圈數(shù)，實(shí)際上是單圈絕對(duì)，多圈增量，其好處是省掉了一組機(jī)械齒輪，經(jīng)濟(jì)、體積小且沒(méi)有圈數(shù)限制，似乎也不錯(cuò)，但是它畢竟是多圈增量的，不能算真正意義上的絕對(duì)值。什么是真正意義上的絕對(duì)值？就是不依賴于前次歷史的直接讀數(shù)。電子增量計(jì)圈在停電后，由于電池低功耗的要求，移動(dòng)的速度與范圍其實(shí)是有限制的，另外加上電池的原因，可靠性方面還是有疑問(wèn)的，例如高速中的漏圈、干擾中的錯(cuò)圈、正好在12鐘位置的抖動(dòng)錯(cuò)圈、電池失效錯(cuò)圈。尤其是如果計(jì)圈失誤，反而無(wú)法找到原來(lái)的絕對(duì)位置。第15頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)正余弦編碼器第16頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)旋轉(zhuǎn)變壓器第17頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)編碼器信號(hào)輸出形式增量式光電編碼器的信號(hào)輸出形式有：集電極開(kāi)路輸出（OpenCollector）、電壓輸出（VoltageOutput）、線驅(qū)動(dòng)輸出（LineDriver）、互補(bǔ)型輸出（ComplementallyOutput）和推挽式輸出（TotemPole）。第18頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器絕對(duì)值編碼器信號(hào)輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出幾種第19頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)絕對(duì)值編碼器絕對(duì)值編碼器信號(hào)輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出幾種第20頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)第21頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)第22頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)第23頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光電編碼器原理一編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)二編碼器技術(shù)規(guī)格三目錄編碼器選型與安裝應(yīng)用三第24頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在增量式光電編碼器的使用過(guò)程中，對(duì)于其技術(shù)規(guī)格通常會(huì)提出不同的要求，其中最關(guān)鍵的就是它的分辨率、精度、輸出信號(hào)的穩(wěn)定性、響應(yīng)頻率、信號(hào)輸出形式。編碼器技術(shù)規(guī)格許多品牌伺服電機(jī)采用17位編碼器，標(biāo)稱(chēng)分辨率可達(dá)17位，即131072脈沖/轉(zhuǎn)，有的甚至采用20位編碼器，標(biāo)稱(chēng)分辨率達(dá)到1048576脈沖/轉(zhuǎn)。實(shí)際上，17位編碼器采用的是2048線/圈（有的甚至只有512線/圈）的碼盤(pán)，通過(guò)64倍電子鎖相環(huán)分頻，獲得131072脈沖/轉(zhuǎn)的名義分頻率。以目前電子技術(shù)，理論上可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限細(xì)分，但只有碼盤(pán)光柵數(shù)目才代表了編碼器真正的絕對(duì)物理分辨能力，也就是說(shuō)，17位光電編碼盤(pán)（只有2048線）的絕對(duì)物理定位精度仍遜色于2500線的光電編碼盤(pán)。第25頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器技術(shù)規(guī)格第26頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器技術(shù)規(guī)格第27頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器技術(shù)規(guī)格編碼器的開(kāi)關(guān)頻率第28頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光電編碼器原理一編碼器分類(lèi)及各自特點(diǎn)二編碼器技術(shù)規(guī)格三目錄編碼器選型---方法與技巧三第29頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器選型---方法與技巧第30頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器選型---方法與技巧第31頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器選型---方法與技巧第32頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器選型---方法與技巧從行業(yè)來(lái)看編碼器的選型第33頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器選型---方法與技巧主要品牌第34頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器選型---方法與技巧主要品牌第35頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期四編碼器選型