编码器使用介绍课件

1、Baumer electricBU Motion Basic Training编码器编码器Baumer electricBU Motion Basic Training主要内容主要内容什么是编码器什么是编码器编码器的种类编码器的种类 编码器的主要组成部分编码器的主要组成部分增量编码器的原理增量编码器的原理绝对值编码器的原理绝对值编码器的原理编码器的机械安装编码器的机械安装编码器的应用编码器的应用. .我们能够提供的总线接口我们能够提供的总线接口介绍Baumer electricBU Motion Basic Training 什么是编码器什么是编码器? ?编码器是一个机械与电子紧密结编码器是一

2、个机械与电子紧密结合的精密测量器件。合的精密测量器件。它通过光电原理或电磁原理将一它通过光电原理或电磁原理将一个机械的个机械的几何位移量几何位移量转换为电子转换为电子信号（电子脉冲信号或者数据信号（电子脉冲信号或者数据串）。串）。这种电子信号通常需要连接到控这种电子信号通常需要连接到控制系统制系统(e.g. PLC(e.g. PLC、高速计数模、高速计数模块、变频器等块、变频器等),),控制系统经过计控制系统经过计算便可以得到测量的数据，以便算便可以得到测量的数据，以便进行下一步工作。进行下一步工作。编码器一般应用于机械角度、速编码器一般应用于机械角度、速度、位置的测量。度、位置的测量。介绍B

3、aumer electricBU Motion Basic Training编码器种类编码器的分类编码器的分类shaftthrough hollowshaftend hollowshaftopticalshaftend hollowshaftmagneticincrementalshaftthrough hollowshaftend hollowshaftsingle-turnshaftthrough hollowshaftend hollowshaftmulti-turnopticalshaftend hollowshaftsingle-turnshaftend hollowshaft mu

4、lti-turnmagneticabsoluteencoders Baumer electricBU Motion Basic Training光电编码器光电编码器的基本部件电气输出电气输出 短路保护 反极性保护 放大电路 抗干扰电路等 数据输出 增量/绝对值机械系统机械系统旋转轴安装法兰+附件轴承系统支架外壳数据扫描系统数据扫描系统LED光源&光敏电阻/永磁&霍尔元件增量码盘/绝对值码盘数据处理系统Baumer electricBU Motion Basic Training局限性磁和光电编码器的区别磁和光电编码器的区别 高分辨率 精度更高通孔轴套 坚固抗 振动 灰尘 脏 潮

5、湿 成本底Baumer electricBU Motion Basic Training光电编码器光电编码器读出原理发光二极管发光二极管光电二极管光电二极管输出型号输出型号栅格栅格,虑光镜虑光镜码盘码盘Baumer electricBU Motion Basic Training磁编码器磁编码器读出原理永久磁铁用来激发霍尔传感器磁铁安装在轴的中心 磁场切割线圈产生电压 霍尔传感器检测方向和运动永磁铁永磁铁霍尔传感器霍尔传感器Cross Hall sensorBaumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders绝对值和增量编码器的区别绝

6、对值和增量编码器的区别传送在一转中每一步的唯一的位置信息位置信息一直可用,即使在掉电或电源出现故障时一般应用于角度测量及往复运动一般用来测试速度与方向也可以用角度测量，但在掉电或电源出现故障时位置信息丢失Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders增量编码器增量编码器显示速度与旋转方向显示角度位置(脉冲累计)角度测量时，如果电源出现故障,所有的位置信息丢失分辨率通过每转多少脉冲表示Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders增量编码器脉冲盘设计图增

7、量信号可以达到10000 脉冲/圈 A/ B/ 0通道 反相同道0脉冲参考信号编码器码盘的设计:一般采用以下3种材质 玻璃码盘适宜于高精度,镍和塑料码盘适宜于中等精度Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders通道A增量编码器输出信号：增量编码器输出信号：单通道信号编码器码盘只有一圈光栅，编码器有一对光电扫描系统，输出一通道脉冲信号，后续设备根据单位时间检测到的脉冲数及编码器的分辨率计算出的角速度及线速度信号输出如图： 可以测试速度 不能测试旋转方向Baumer electricBU Motion Basic Train

8、ing增量编码器输出信号：增量编码器输出信号：双通道信号编码器码盘有2圈光栅，并且以90度相位差排列，编码器有2对光电扫描同，输出2通道脉冲信号，由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转信号输出如图： 可以测试速度 可以测试旋转方向通道A通道 BIncremental EncodersBaumer electricBU Motion Basic Training通道Z增量编码器输出信号：增量编码器输出信号：3通道信号在双通道编码器的基础上增加了一个零位信号，用于基准点定位一般测长度使用该信号，测速一般不使用该信号。 信号输出如图： 可以测试速度 可以测

9、试旋转方向 可以定位通道A通道 BIncremental EncodersBaumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders增量编码器输出信号：增量编码器输出信号：6通道信号在3通道编码器的基础上将每一通道信号增加一个反向输出，即为6通道编码器，反向信号的存在主要是为了消除干扰及补偿损耗，以便可以长距离的传输。信号输出如图：Baumer electricBU Motion Basic TrainingOutput AOutput AIncremental Encoders黑色为输出信号，红色为电磁干扰，A-A=2ABaumer

10、 electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders输出信号电路 (1/2)适应于: 电磁兼容性环境 长电缆线(最大到 1000 m) 高的数据速率(300 kHz) 05V/24V Complementary line-driver (TTL)(refer to encoder catalog)Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders输出信号电路 (2/2)适应于: 直接连接到 PLC(24 V 供电) 最大电缆长度 (最大至 200 m) 高的数据速率 (10

11、 年出错时有信号输出Baumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders电池寿命encoder in operation:- BEST CASELithium cell lifetime with external supply24h/d, 365d/y, 35 C- NORMAL CASEoperation with and without external supply (rate 1:1), 35 C- WORST CASEencoder without external supply24h/d, 365 d/y, 35 C10

12、0908070605040302010time yearcapacity % 2 4 6 810121416 18 20 22 249008007006005004003002001001000capacity mAhfunctional line19Baumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders机械式和Baumer多圈编码器比较速度可以达到 10000转速( rpm)抗冲击可以达到 200 g靠锂电池的缓冲把数据储存在EEPROM里非常适合于动态驱动器非常适合于动态驱动器速度只能达到 6000 rpm抗冲击仅为 100 g以机

13、械传动的方式储存数据不适合动态驱动器不适合动态驱动器Baumer electricBU Motion Basic Training机械机械接口盲孔轴套编码器轴径 1.5 .50,8 mm外壳直径 24.80 mm安装附件丰富轴型编码器轴径 4.12 mm外壳直径 24.89 mm夹紧或者伺服法兰安装附件丰富通孔轴套编码器轴径 1.5 .110 mm外壳尺寸 58.227 mm安装附件丰富Baumer electricBU Motion Basic Training机械编码器安装version 1:外壳固定，使用柔性联轴器使用柔性联轴器coupling适配器板Baumer electricBU

14、Motion Basic Training机械编码器安装类型 2:外壳固定，使用柔性联轴器使用柔性联轴器伺服法兰连轴器Baumer electricBU Motion Basic Training编码器安装类型 3:外壳固定，使用柔性联轴器使用柔性联轴器Baumer electricBU Motion Basic Training机械编码器安装类型 3:外壳可移动, 轴固定，通过销钉力矩安装螺丝(盲孔)力矩销/力矩 弹片Baumer electricBU Motion Basic Training机械编码器安装类型 4:外壳可移动, 轴固定，通过弹簧力矩安装Baumer electricBU

15、Motion Basic Training机械编码器寿命的影响轴负载转速温度振动联轴器可以减轻振动，矫正垂直度、同心度不好等问题垂直度矫正 同心度矫正 lifetime600050004000300020001000020406080100120axial force = 50 Nx1000000 rev.Radial force in NBaumer electricBU Motion Basic Training机械柔性轴套编码器的好处安装尺寸小安装灵活机械零点设定更简便轴负载小防止热传导Baumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer elect

16、ricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders绝对值编码器范围光电单圈,多圈绝对值编码器 各种外型尺寸42, 58, mm 轴型编码器 BPSV, BMA, BEMV,

17、 通孔型编码器BFG, BOSD, BOMH, 盲孔型编码器BFF, BOSH, BMG, 磁性单圈,多圈绝对值编码器 各种外型尺寸30, 40, 42, 58, mm 轴型编码器 BMSV 30, BMSK, BMMH, 通孔型编码器- 盲孔型编码器BMSH 40, BMMH, BMSH, Baumer electricBU Motion Basic TrainingEncoder Interfaces绝对值编码器电气接口并口方便:每一位对应一根线位数越高,价格越贵SSI (同步串行接口)点对点连接高的数据速率现场总线系统ProfibusCANopenDeviceNetEtherCATBau

18、mer electricBU Motion Basic Training光电编码器客户对光电编码器的需求电气接口电气接口标准输出电路短路保护符合 电磁兼容性 (CE)标准连接方式轴轴可承受高的轴负载机械标准较高的防护等级严密的机械冗余安装简单 光电式读出光电式读出 高分辨率 参考信号 (增量式) 判定旋转方向 精确扫描读出系统Baumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingEncoder Interfaces现场总线接口Profibus西门子可编程控制器S5,S7(欧洲市场的先锋)DeviceNet罗科韦尔可编程控制器 (美国市场的先锋)CANopen许多PLC的制造商,如:博世,贝加莱等.Pc板厂汽车制造厂EtherCAT贝加莱的可编程控制器Baumer electricBU Motion Basic Training电气输出电子接口供电/ 输出信号5 VDC TTL 兼容 互补型, RS 42210 30 VDC 推拉式, 短路保护4.5 30 VDC 推拉式,互补型,短路保护现场总线 CANopen Profibus-DP DeviceNet