编码器常见问题：TTL_HTL_DTL电平差别

1、TTL/HTL/DTL 电平编码器常用问答问：增量旋转编码器选型 有哪些注意事项？©TO应注意三方面的参数:1 .械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积； 工作环境防护等级是否满足要求。2. 分辨率，即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求。3 .电气接口，编码器输出方式常见有推拉输出（ F型HTL格式），电压输出（E）, 集电极开路（C,常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出。 其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。二、问：请教如何使用增量编码器？1，增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量

2、， 数目从6到5400或更高，脉冲数越多，分辨率越高；这是选型的重要依据之一。2，增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B和Z, 般采用TTL电平，A脉冲在前，B脉冲在后，A,B脉冲相差90度，每圈发出一个 Z脉冲，可作为 参考机械零位。一般利用 A超前B或B超前A进行判向，我公司增量型编码器定义为 轴端看编码器顺时针旋转为正转，A超前B为90°反之逆时针旋转为反转B超前A为90°。也有不相同的，要看产品说明。3，使用PLC采集数据，可选用高速计数模块；使用工控机采集数据，可选用高速计数板卡；使用单片机采集数据，建议选用带光电耦合器的输入端口。4，建议B脉冲

3、做顺向（前向）脉冲， A脉冲做逆向（后向）脉冲，Z原点零位脉冲。5，在电子装置中设立计数栈。三、关于户外使用或恶劣环境下使用有网友来email问，他的设备在野外使用，现场环境脏，而且怕撞坏编码器。我公司有铝合金（特殊要求可做不锈钢材质）密封保护外壳，双重轴承重载型编码器， 放在户外不怕脏，钢厂、重型设备里都可以用。不过如果编码器安装部分有空间，我还是建议在编码器外部再加装一防护壳，以加强对其进行保护，必竟编码器属精密元件， 一台编码器和一个防护壳的价值比较还是有一定 差距的。四、从接近开关、光电开关到旋转编码器：工业控制中的定位，接近开关、光电开关的应用已经相当成熟了，而且很好用。可是， 随着

4、工控的不断发展，又有了新的要求，这样，选用旋转编码器的应用优点就突出了：信息化：除了定位，控制室还可知道其具体位置；柔性化：定位可以在控制室柔性调整；现场安装的方便和安全、长寿：拳头大小的一个旋转编码器，可以测量从几个卩到几十、几百米的距离，n个工位，只要解决一个旋转编码器的安全安装问题，可以避免诸 多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦，容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，其使用寿命往往很长。多功能化：除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，对于变频器，步进电机等的应用尤为重要。经济化：对于多个控制工位，只需一个旋转编码器的成本，以及更主要的

5、安装、维护、 损耗成本降低，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。如上所述优点，旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合。五、关于电源供应及编码器和 PLC连接：一般编码器的工作电源有三种：5Vdc、5-13 Vdc或11-26Vdc。如果你买的编码器用的是11-26Vdc的，就可以用 PLC的24V电源，需注意的是：1. 编码器的耗电流，在 PLC的电源功率范围内。2 编码器如是并行输出， 连接 PLC 的 I/O 点，需了解编码器的信号电平是推拉式 （或称推挽式）输出还是集电极开路输出，如是集电极开路输出的，有 N 型和 P 型两种， 需与 PLC 的 I/O 极性相同。如是推拉式输出

6、则连接没有什么问题。3 编码器如是驱动器输出，一般信号电平是5V 的，连接的时候要小心，不要让 24V的电源电平串入 5V 的信号接线中去而损坏编码器的信号端。 （我公司也可以做宽电压 驱动器输出（ 5-30 Vdc ），有此要求定货时要注明）六、在很多的情况之下是编码器并没有坏，而只是干扰的原因，造成波型不好，导致计 数不准。请教如何进行判断？谢谢！编码器属精密元件，这主要因为编码器周围干扰比较严重，比如：是否有大型电动机、 电焊机频繁起动造成干扰，是否和动力线同一管道传输等。选择什么样的输出对抗干扰也很重要，一般输出带反向信号的抗干扰要好一些，即 A+A-,B+B-,Z+Z- ，其特征是加

7、上电源 8 根线，而不是 5 根线 （共零）。带反向信号的 在电缆中的传输是对称的， 受干扰小， 在接受设备中也可以再增加判断 （例如接受设备 的信号利用 A、B 信号 90°相位差，读到电平 10、11、01、00 四种状态时，计为一有 效脉冲，此方案可有效提高系统抗干扰性能（计数准确）。就是编码器也有好坏， 其码盘 电子芯片 内部电路 信号输出的差别很大， 要不然怎么一 个 1000 线的增量型编码器会从 300 多元到 3000 多元差别那么大呢 ?排除（搬离、关闭、隔离）干扰源，判断是否为机械间隙累计误差，判断是否为控 制系统和编码器的电路接口不匹配（编码器选型错误）；方法偿

8、试后故障现象排除，则可初步判断，若未排除须进一步分析。判断是否为编码器自身故障的简单方法是排除法。 现在我公司编码器已大规模生产， 技 术生产已成熟运用， 产品故障率控制在千分之几。 排除法的具体方法是： 用一台相同型 号的编码器替换上去， 如果故障现象相同， 可基本排除是编码器故障问题， 因为两台编 码器同时有故障的小概率事件发生可能很小， 可以看作为 0。假如换一台相同型号编码 器上去，故障现象立刻排除，则可基本判定是编码器故障。七、何为长线驱动？普通型编码器能否远距离传送？答：长线驱动也称差分长线驱动， 5V， TTL 的正负波形对称形式，由于其正负电流方 向相反，对外电磁场抵消，故抗干

9、扰能力较强。普通型编码器一般传输距离是100 米，如果是 24V HTL 型且有对称负信号的，传输距离 300-400 米。八、问：能否简单介绍旋转编码器检测直线位移的方法？答： 1，使用 “弹性连轴器 ”将旋转编码器与驱动直线位移的动力装置的主轴直接联轴。 2，使用小型齿轮（直齿，伞齿或蜗轮蜗杆）箱与动力装置联轴。3，使用在直齿条上转动的齿轮来传递直线位移信息。4，在传动链条的链轮上获得直线位移信息。5，在同步带轮的同步带上获得直线位移信息。6，使用安装有磁性滚轮的旋转编码器在直线位移的平整钢铁材料表面获得位移信息 （避免滑差）。7，使用类似 “钢皮尺 ”的 “可回缩钢丝总成 ”连接旋转编码

10、器来探测直线位移信息 （数据处 理中须克服叠层卷绕误差）。8，类似 7，使用带小型力矩电机的 “可回缩钢丝总成 ”连接旋转编码器来探测直线位移信 息（目前德国有类似产品，结构复杂，几乎无叠层卷绕误差）。九、增量光栅 Z 信号可否作零点？圆光栅编码器如何选用？无论直线光栅还是轴编码器其 Z 信号的均可达到同 AB 信号相同的精确度，只不过轴 编码器是一圈一个， 而直线光栅是每隔一定距离一个， 用这个信号可达到很高的重复精 度。可先用普通的接近开关初定位，然后找最为接近的Z信号（每次同方向找），装的时候不要望忘了将其相位调的和光栅相位一致，否则不准。根据你的细分精度要求和分辩率要求选用。 精度高自

11、然要选用每周线纹高的， 精度不高， 就没必要选用高线纹数的圆光栅编码器了。十、增量型编码器和绝对型编码器有何区别？做一个伺服系统时怎么选择呢？常用的为增量型编码器， 如果对位置、 零位有严格要求用绝对型编码器。 伺服系统要具 体分析，看应用场合。测速度用常用增量型编码器， 可无限累加测量； 测位置用绝对型编码器， 位置唯一性 （单 圈或多圈），最终看应用场合，看要实现的目的和要求。十一、绝对型旋转编码器选型注意事项，旋转编码器和接近开关、光电开关优势比较：绝对编码器单圈从经济型 8 位到高精度 17 位，价格可以从几百元到 1 万多不等；绝 对 编 码 器 多 圈 大 部 分 用 25 位 ，

12、 输 出 有 SSI ， 总 线 Profibus-DP,Can L2,Interbus,DeviceNet, 价格也可以从 3 千多到 1 万多不等。旋转光电编码器测量角度和长度， 已是很成熟的技术了， 现今再用上高精度大量程的绝 对型编码器，大大提高了测量精度和可靠性， 而且经济实用。 就目前来看， 其仍然是测 量长度的最多选择。十二、从增量式编码器到绝对式编码器旋转增量式编码器以转动时输出脉冲， 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

13、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。解决的方法是增加参考点， 编码器每经过参考点， 将参考位置修正进计数设备的记忆位 置。在参考点以前， 是不能保证位置的准确性的。 为此， 在工控中就有每次操作先找参 考点，开机找零等方法。比如， 打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机， 我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位 置），于是就有了绝对编码器的出现。绝对编码器光码盘上有许多道刻线， 每道刻线依次以 2 线、4 线、8 线、1

14、6 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 n 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。由于绝对编码器在位置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控 定位中。测速度需要可以无限累加测量， 目前增量型编码器在测速应用方面仍处于无

15、可取代的主 流位置。十三、能不能告诉我选用绝对型编码器应注意哪些事项？（一 ）.机械部分 :1. 测长度还是测角度，测长度如何通过机械方式转换（在上面有一些介绍，如不清楚可来电讨论 ）。测角度是 360 度内（单圈 ），还是可能过 360 度（多圈）。生产过程是一个方向 旋转循环工作，还是来回方向循环工作。2. 轴连接安装形式，有轴型通过软性联轴器连接，还是轴套型连接。3. 使用环境：粉尘 ,水气 ,震动,撞击?（二）电气部分1. 连接的输出接收部分是什么 ?2. 信号形式 ?3. 分辨率要求 ?4. 控制要求 ?十四、从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器 旋转单圈绝对式编码器， 以转动中测量

16、光码盘各道刻线， 以获取唯一的编码， 当转动超 过 360 度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只 能用于旋转范围 360 度以内的测量，称为单圈绝对式编码器。如果要测量旋转超过 360 度范围，就要用到多圈绝对式编码器。 编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理， 当中心码盘旋转时， 通过齿轮传动另一组码 盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器 的测量范围， 这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器， 它同样是由机械位置确定编 码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。多圈编码器另一个优点是由于测量范围大， 实际使用往往富裕较多，

17、这样在安装时不必 要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。 多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。十五、绝对型编码器的串行和并行输出的详细一点的信息，谢谢！并行输出：绝对型编码器输出的是多位数码 （格雷码或纯二进制码） ，并行输出就是在接口上有多 点高低电平输出，以代表数码的 1 或 0，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，输出即时，连接简单。但是并 行输出有如下问题：1。必须是格雷码，因为如是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位变化，读数会在短 时间里造成错码

18、。2。所有接口必须确保连接好，因为如有个别连接不良点，该点电位始终是0 ，造成错码而无法判断。3。传输距离不能远，一般在一两米，对于复杂环境，最好有隔离。4。对于位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来工程难度，同样，对 于编码器，要同时有许多节点输出，增加编码器的故障损坏率。并行：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。增量型编码器输出的通常是并行输出。串行输出：串行输出就是通过约定， 在时间上有先后的数据输出， 这种约定称为通讯规约， 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， 对于编码器的保

19、护和可靠性就大大提高了， 一般高位 数的绝对编码器都是用串行输出的。由于绝对型编码器的部分知名厂家在德国， 所以串行输出大部分是与德国的西门子配套 的，如 SSI 同步串行输出，总线型是 PROFIBUS-DP 的输出等。串行输出编码器连接德国西门子的设备是比较容易的， 但是连接非德国系的设备， 接口 就是问题了，我公司提供各种接口输出的仪表，可以解决这样的问题。串行：时间上，数据按照约定，有先后；空间上，所有位数的数据都在一组线缆上（先 后）发出。十六、串行编码器应该都是绝对式的 ?串行是指按时间约定， 串行输出数字编码信号， 基本是绝对的， 但也有一些增量编码器， 通过内置电池记忆原点，

20、其也可以通过串行输出位置值， 如电池线不联， 还是增量编码 器，此也称为伪绝对值编码器， 在一些日本伺服系统中较多见。 其本质其实还是增量编 码器。十七、问：为什么叫 “绝对型编码器 ”？“绝对型编码器 ”相对于 “增量型编码器 ”而言。“绝对型编码器 ”使用某种方式表示并记忆物体的绝对位置，角度和圈数。即一旦位置， 角度和圈数固定，什么时候编码器的示值都唯一固定，包括停电后投电。 “增量型编码 器”做不到这一点。一般 增量型编码器”输出两个A、B脉冲信号，和一个Z（L）零位信号， A、B 脉冲互差 90 度相位角。 通过脉冲计数可以知道位置， 角度和圈数增量， 通过 A,B 脉冲信号超前或滞

21、后可以知道方向，停电后，必须从约定的基准重新开始计数。“增量型编码器 ”表示位置，角度和圈数需要做后处理，重新投电要做 “复零 ”操作，所以， “增 量型编码器 ”比 “绝对型编码器 ”在价格上便宜许多。十八、问：光电编码器、光学电子尺和静磁栅绝对编码器的优缺点？光电编码器：1，优点：体积小，精密，本身分辨度可以很高（目前我公司通过细分技术在直径$ 66的编码器上可达到 54000cpr） ，无接触无磨损；同一品种既可检测角度位移，又可在 机械转换装置帮助下检测直线位移； 多圈光电绝对编码器可以检测相当长量程的直线位 移 （如 25 位多圈 ）。寿命长，安装随意，接口形式丰富，价格合理。成熟技

22、术，多年前 已在国内外得到广泛应用。2，缺点：精密但对户外及恶劣环境下使用提出较高的保护要求；量测直线位移需依赖 机械装置转换，需消除机械间隙带来的误差；检测轨道运行物体难以克服滑差。光学电子尺：1 ，优点： 精密， 本身分辨度较高 （可达到 0.005mm ）；体积适中， 直接测量直线位移； 无接触无磨损， 测量间隙宽泛； 价格适中，接口形式丰富，已在国内外金属切削机械行 业得到较多应用（如线切割、电火花等）。4m ，生产制造困2，缺点：测量直线和角度要使用不同品种；量程受限制（量程超过 难价格昂贵），不适于在大量程恶劣环境处实施位移检测。静磁栅绝对编码器：1，优点：体积适中，直接测量直线位

23、移，绝对数字编码，理论量程没有限制；无接触 无磨损，抗恶劣环境，可水下 1000 米使用；接口形式丰富，量测方式多样；价格尚能 接受。2，缺点：分辨度 1mm 不高；测量直线和角度要使用不同品种；不适于在精小处实施 位移检测（大于 260 毫米）。十九、例题：一个圆盘，分 50 个点，要实现定位控制，转速很慢，是要用到绝对型编 码器吗？怎么找原点呢？ 50 个位置定位是 360 度均匀等分吗？ 绝对编码器的编码都是 2 的幂次方，没有 360 度均匀 50 等分的，要近似，看精度要求 有多高，选多高线数的编码器，如果精度要求不是太高的话，用 8 位 256 线的就可以 了。编码器的每个位置都有

24、唯一编码， 编码为零的就可以作为零点， 也可以任意位置定 义为零，其他位置与其比较计算。如果可以用参考点的话，也可以用增量式的，因速度慢，应该选 3000 线或以上的，每圈一个零位。二十、简单介绍： RS-232 、 RS-422 与 RS-485 标准及应用？RS-232 、RS-422 与 RS-485 都是串行数据接口标准， 最初都是由电子工业协会 （EIA ） 制订并发布的。目前 RS-232 是 PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。 RS-232 被定义为一 种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。 RS-232 采取不平衡传输方式，即所 谓单端通讯。RS-422 、

25、RS-485 与 RS-232 不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输， 它使用一对双绞线，将其中一线定义为 A ，另一线定义为 B。通常情况下，发送驱动器 A、B之间的正电平在+2+6V,是一个逻辑状态，负电平在 -26V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C,在RS-485中还有一 使能”端，而在RS-422 中这是可用可不用的。 “使能 ”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当 “使能 ”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作 “第三态 ”，即它是有别于逻辑 “1 与 “0的”第三态。由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与 RS

26、-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为 12k-422是4k;由于RS-485满足所有RS-422的规范，所以 RS-485的驱动器可以用在 RS-422网络 中应用。（en d）编码器工作原理，光电编码器的工作原理分析编码器工作原理，光电编码器的工作原理分析编码器工作原理绝对脉冲编码器：APC增量脉冲编码器:SPC两者一般都应用于速度

27、控制或位置控制系统的检测元件旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输岀和双路输岀两种。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。单路输岀是指旋转编码器的输岀是一组脉冲，而双路输岀的旋转编码器输岀两组相位差 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。增量型编码器与绝对型编码器的区分编码器如以信号原理来分，有增量型编码器，绝对型编码器。增量型编码器（旋转型）工作原理：由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取，获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为 360度），将C、D信

28、号反向, 叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输岀一个Z相脉冲以代表零位参考位。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，通过 零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度 高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要 比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。分辨率一编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度51000

29、0 线。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。信号连接一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

30、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岀的编码器，信号传输距离可达150米。对于HTL的带有对称负信号输岀的编码器，信号传输距离可达300米。编码器的定义与功能：在数字系统里，常常需要将某一信息（输入）变换为某一特定的代码（输岀）。把二进制码按一定的规律编排，例如8421码、格雷码等，使每组代码具有一特定的含义（代表某个数字或控制信号）称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。编码器有若干个输入，在某一时刻只有一个输入信号被转换成为二进 制码。如果一个编码器有 N个输入端和n个输出端，则输出端与输入端之间应满足关系NK2n。例如8线3线编码器和10线一

31、4线编码器分别有8输入、3位二进制码输岀和10输入、4位二进制码输岀。1.4线一2线编码器下面分析4输入、2位二进制输岀的编码器的工作原理。4线一2线编码器的功能如表 5.2.1所示。衰民2.1 4蛭一卫缪ft码器功廿输入输出齐五齐齐耳000001.000160151000011表乩和所示的编码器光鬲电平输入有效，因而可由功旨慕得到却下逻辐溝达式. 蜃十爲宓公根据逻辑表达式画出逻辑图如图5.2.1所示。该逻辑电路可以实现如表5.2.1所示的功能，即当I013中某一个输入为1，输出Y1Y0即为相对应的代码，例如当 I1为1时，Y1Y0为01。这里还有一个问题请读者 注意。当10为1, I113都

32、为0和1013均为0时Y1Y0都是00,而这两种情况在实际中是必须加以区分 的，这个问题留待后面加以解决。当然，编码器也可以设计为低电平有效。图5. 2.1 4线一2线编码器逻辑图2. 键盘输入8421BCD码编码器：计算机的键盘输入逻辑电路就是由编码器组成。图5.2.2是用十个按键和门电路组成的 8421码编码器，其功能如表5.2.2所示，其中S0S9代表十个按键，即对应十进制数09的输入键，它们对应的输岀代码正好是8421BCD码，同时也把它们作为逻辑变量，ABCD为输出代码（A为最高位），GS为控制使能标志。对功能表和逻辑电路进行分析， 都可得知：该编码器为输入低电平有效； 在按下S0S

33、9中任意一个键 时，即输入信号中有一个为有效电平时， GS= 1,代表有信号输入，而只有 S0S9均为高电平时GS = 0, 代表无信号输入，此时的输出代码0000为无效代码。由此解决了前面提出的如何区分两种情况下输出都是全0的问题。图5. 2. 2用十个按键和门电路组成的8421BCT码编码器表5.2.2十个按键84210CD码编码赛功表A斗StSiSi Si sA Sj St s,s*ABcDGS1i11 1 1 1 1 1 10 «tO1i1iaiiii1i1lI1iialt«fi111i1tt11*1：» at»1it1I1*«1la&

34、#187;A111ii1It«llil1 1«9fi1i1iei1iii 1111i1iiiiii 1li4i1iIi1iii 111i1B11iiiiIiIJJ»1I11)1SV11 «*11综上所述，对编码器归纳为以下几点：1. 编码器的输入端子数 N （要进行编码的信息的个数）与输岀端子数n （所得编码的位数）之间应满足关系式 NK2n。2. 编码器的每个输入端都代表一个二进制数、十进制数或其它信息符号，而且在N个输入端中每次只允许 有一个输入端输入信号（输入低电平有效或输入高电平有效），输出为相应的二进制代码或二-十进制代码（BCD码）。3. 正

35、确使用编码器的控制端，可以用来扩展编码器的功能。一、光电编码器的工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输岀轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目 前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发 光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图 1 所示；通过计算每秒光 电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差 90o 的两路脉冲信号。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、

36、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分 为增量式、绝对式以及混合式三种。（一）增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90o,从而可方便地判断出旋转方向，而 Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。（二）绝对式编码器绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在

37、码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意 位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有N 位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有 N 条码道。目前国内已有 16位的绝对编码器产品。绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。

38、它的特点是：1可以直接读出角度坐标的绝对值；2没有累积误差；3电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有 10 位、14 位等多种。（三）混合式绝对值编码器混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。光电编码器是一种角度（角速度）检测装置，它将输入给轴的角度量，利用光电转换原理 转换成相应的 电脉冲或数字量，具有体积小，精度高，工作可靠,接口数字化等优点。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。二、光电编码器的应用

39、电路（一） EPC 755A 光电编码器的应用EPC755A 光电编码器具备良好的使用性能，在角度测量、位移测量时抗干扰能力很强，并具有稳定可靠的输出脉冲信号，且该脉冲信号经计数后可得到被测量的数字信号。因此，我们在研制汽车驾驶模拟器时，对方向盘旋转角度的测量选用 EPC755A 光电编码器作为传感器， 其输出电路选用集电极开路型， 输出分辨率选用 360 个脉冲 /圈，考虑到汽车方向盘转动是双向的，既可顺时针旋转，也可逆时针旋转，需要对编码器的输出信号鉴相后才能计数。图 2 给出了光电编码器实际使用的鉴相与双向计数电路，鉴相电路用 1 个 D 触发器和 2 个与非门组成，计数电路用 3 片

40、74LS193 组成当光电编码器顺时针旋转时，通道A输出波形超前通道 B输出波形90°, D触发器输出Q （波形W1）为高电平，Q （波形W2 ）为低电平，上面与非门打开，计数脉冲通过（波形W3 ），送至双向计数器 74LS193的加脉冲输入端CU，进行加法计数；此时，下面与非门关闭，其输出为高电平（波形 W4 ）。当光电编码器逆 时针旋转时，通道 A输出波形比通道 B输出波形延迟90°，D触发器输出Q （波形W1 ）为低电平，Q （波形 W2）为高电平，上面与非门关闭，其输出为高电平（波形W3 ）;此时，下面与非门打开，计数脉冲通过（波形W4），送至双向计数器 74LS1

41、93的减脉冲输入端 CD，进行减法计数。汽车方向盘顺时针和逆时针旋转时，其最大旋转角度均为两圈半，选用分辨率为360个脉冲/圈的编码器，其最大输出脉冲数为 900个；实际使用的计数电路用 3片74LS193组成，在系统上电初始化时，先对其进行复位（CLR信号），再将其初值设为 800H，即2048（ LD信号）；如此，当方向盘顺时针旋转时，计数电路的输出范围为20482948，当方向盘逆时针旋转时，计数电路的输出范围为20481148;计数电路的数据输出D0D11送至数据处理电路。实际使用时，方向盘频繁地进行顺时针和逆时针转动，由于存在量化误差，工作较长一段时间后，方向盘回中时计数电路输出可能

42、不是 2048，而是有几个字的偏差；为解决这一问题，我们增加了一个方向盘回中检测电路，系统工作后，数据处理电路在模拟器处于非操作状态时，系统检测回中检测电路，若方向盘处于回中状态，而计数电路的数据输出不是 2048，可对计数电路进行复位，并重新设置初值。（二）光电编码器在重力测量仪中的应用采用旋转式光电编码器，把它的转轴与重力测量仪中补偿旋钮轴相连。重力测量仪中补偿旋钮的角位移量转化为某种电信号量；旋转式光电编码器分两种，绝对编码器和增量编码器。增量编码器是以脉冲形式输出的传感器，其码盘比绝对编码器码盘要简单得多且分辨率更高。一般只需要三条码道，这里的码道实际上已不具有绝对编码器码道的意义，而

43、是产生计数脉冲。它的码盘的外道和中间道有数目相同均匀分布的透光和不透光的扇形区（光栅），但是两道扇区相互错开半个区。当码盘转动时，它的输出信号是相位差为 90°的A相和B相脉冲 信号以及只有一条透光狭缝的第三码道所产生 的脉冲信号（它作为码盘的基准位置，给计数系统提供一个初始的零位信号）。从A， B 两个输出信号的相位关系（超前或滞后）可判断旋转的方向。当码盘正转时，A道脉冲波形比B道超前n/2而反转时，A道脉冲比B道滞后n /2是一实际电路，用A道整形波的下沿触发单稳态产生的正脉冲与B道整形波相J与?，当码盘正转时只有正向口脉冲输出，反之，只有逆向口脉冲输出。因此，增量编码器是根据

44、输出N 个（码道）输出信号，其脉冲源和脉冲计数来确定码盘的转动方向和相对角位移量。通常，若编码器有相位差为n/ N，可计数脉冲为2N倍光栅数，现在N=2。电路的缺点是有时会产生误记脉冲造成误差，这种情况出现在当某一道信号处于 “高”或“低”电平状态，而另一道信号正处于 “高”和 “低”之间的往返变化状态，此时码盘虽然未产生位移，但是会产生单方向的输出脉冲。例如，码盘发生抖动或手动对准位置时（下面可以看到，在重力仪测量时就会有这种情况）。是一个既能防止误脉冲又能提高分辨率的四倍频细分电路。在这里，采用了有记忆功能的D 型触发器和时钟发生电路。每一道有两个 D触发器串接，这样，在时钟脉 冲的间隔中

45、，两个 Q端（如对应B道的74LS175的第 2、7引脚）保持前两个时钟期的输入状态，若两者相同，则表示时钟间隔中无变化；否则，可以根据两者关系判断出它的变化方 向，从而产生 ,正向 ?或,反向 ?输出脉冲。当某道由于振动在 ,高?、 ,低?间往复变化 时，将交替产生 ,正向 ?和,反向?脉冲，这在对两个计数器取代数和时就可消除它 们的影响（下面仪器的读数也将涉及这点）。由此可见，时钟发生器的频率应大于振动频率的可能最大值。由图 4 还可看出，在原一个脉冲信号的周期内，得到了四个计数脉冲。例如，原每圈脉冲数为1000 的编码器可产生 4 倍频的脉冲数是 4000 个，其分辨率为 0.09

46、76;。实际上 ，目前这类传感器产品都将光敏元件输出信号的放大整形等电路与传感检测元件封装在一起，所以只要加上细分与计数电路就可以组成一个角位移测量系统（ 74159是 4-16 译码器）。三、应用中问题分析及改进措施（一）应用中问题分析光电检测装置的发射和接收装置都安装在生产现场，在使用中暴露出许多缺陷，其有内在因素也有外在因素，主要表现在以下几个方面： 1发射装置或接受装置因机械震动等原因而引起的移位或偏移，导致接收装置不能可靠的接收到光信号，而不能产生电信号。例如；光电编码器应用在轧钢调速系统中，因光电编码器是直接用螺栓固定在电动机的外壳上，光电编码器的轴通过较硬的弹簧片和电动机转轴相连

47、接，因电动机所带负载是冲击性负载，当轧机过钢时会引起电动机转轴和外壳的振动。经测定；过钢时光电编码器振动速度为2.6mm/s，这样的振动速度会损坏光电编码器的内部功能。造成误发脉冲，从而导致控制系统不稳定或误动作，导致事故发生。2因光电检测装置安装在生产现场，受生产现场环境因素影响导致光电检测装置不能可靠的工作。如安装部位温度高、湿度大，导致光电检测装置内部的电子元件特性改变或损坏。例如在连铸机送引锭跟踪系统，由于光电检测装置安装的位置靠近铸坯，环境温度高而导致光电检测装置误发出信号或损坏，而 引发生产或人身事故。3生产现场的各种电磁干扰源，对光电检测装置产生的干扰，导致光电检测装置输出波形发

48、生畸变失真，使系统误动或引发生产事故。例如；光电检测装置安装在生产设备本体，其信号经电缆传输至控制系统的距离一般在20m100m,传输电缆虽然一般都选用多芯屏蔽电缆，但由于电缆的导线电阻及线间电容的影响再加上和其他电缆同在一起敷设，极易受到各种电磁干扰的影响，因此引起波形失真，从而使反 馈到调速系统的信号与实际值的偏差，而导致系统精度下降。（二）改进措施1改变光电编码器的安装方式。光电编码器不在安装在电动机外壳上，而是在电动机的基础上制作一固定支架来独立安装光电编码器，光电编码器轴与电动机轴中心必须处于同一水平高度，两轴采用软橡胶或尼龙软管相连接，以减轻电动机冲击负载对光电编码器的机械冲击。采

49、用此方式后经测振仪检测，其振动速度降至 1.2mm/s。2合理选择光电检测装置输出信号传输介质，采用双绞屏蔽电缆取代普通屏蔽电缆。双绞屏蔽电缆具有两个重要的技术特性，一是对电缆受到的电磁干扰具有较强的防护能力，因为空间电磁场在线上产生的干扰电流可以互相抵消。双绞屏蔽电缆的另一个技术特点是互绞后两线间距很小，两线对干扰线路的距 离基本相等，两线对屏蔽网的分布电容也基本相同，这对抑制共模干扰效果更加明显。3利用 PLC 软件监控或干涉。在连铸生产的送引锭过程要求光电检测装置产生有时序性的电信号，同时，该信号与整个过程不同阶段相对应。如图5。（1）送引锭过程启动前，光电信号 1 为“1。”（2）送引

50、锭过程启动后，在 A 阶段，辊道启动，引锭杆上0”；当红外光透过引锭杆中部 2 个小圆孔送。当引锭杆挡住光电装置发射出的红外光时，光电信号为时，光电装置发岀信号 2和3，均为“1”( 3)送引锭过程在B阶段，光电信号为“0”，辊道停下，引锭杆暂停上送，扇形10段压下，启动拉矫机和 同步1”，引锭杆继续上送。(4)送引锭过程在 C阶段，引锭杆上送，并不再挡住红外光，光电信号4为“1”启动 同步2”，停下 同步1”，引锭杆继续上送。至此光电装置工作过程结束。根据光检测电装置的工作过程，只要现场测定送引锭过程中各个光电信号发生的时间，结合送引锭过程与光电信号的关系，利用PLC应用程序中的相关数据，编

51、制符合要求的PLC程序，将PLC程序输出信号输入至 PLC的输入模块，替代原光电信号的输入信号。其程序框图如图6所示。什么叫光电编码器光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器，下面简单介绍下下绝对式光电编码器的的结构与工作原理做介绍。绝对式光电编码器的结构与工作原理绝对式光电编码器如图所示，他是通过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示绝对位置信息的。编码盘是按照一定的编码形式制成的圆盘。图1是二进制的编码盘，图中空白部分是透光的，用“0”来表示;涂黑的部分是不透光的，用“1来表示。