编码器应用技术

1、编码器应用技术第1页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三光电编码器原理一编码器分类及各自特点二编码器技术规格三目录编码器选型-方法与技巧三第2页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三 光电编码器可以定义为： 一种通过光电转换，将输至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，它主要用于速度或位置（角度）的检测。 光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字化检测装置，它具有分辨率高、精度高、结构简单、体积小、使用可靠、易于维护、性价比高等优点。典型的光电编码器由码盘（Disk）、检测光栅（Mask）、光电转换电路（包括光源、光敏器件、信号转换电路）及机械

2、部件等组成。 增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出是在哪个位置上的增量。 一般来说，增量式光电编码器输出A，B两相互差90电度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号），从而可方便地判断出旋转方向。同时还有用作参考零位的Z相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志信号，标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。 光电编码器原理第3页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三光电编码器原理第4页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三光电编码器原理一编码器分类及各自特点二编码器技术规格三目录编码器

3、选型与安装应用三第5页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三一般来说，根据光电编码器产生脉冲的方式不同，可以分为增量式和绝对式；按编码器运动部件的运动方式来分，可以分为旋转式和直线式；按输出信号的不同，可以分为模拟量编码器和数字编码器。编码器分类及各自特点第6页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点第7页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点第8页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点省线式编码器第9页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器

4、分类及各自特点绝对值编码器绝对值编码器光码盘上有许多道由里至外的刻线码道，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线编排。这样，在编码器的每一个位置，通过n个光栅读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方变化的唯一的二进制编码（格雷码！），这就称为n位绝对值编码器。绝对值编码器由机械位置决定每个位置的唯一性，每个位置的编码是唯一且绝对的，所以称为绝对值编码器。它不受停电、干扰的影响。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，什么时候就可以去读取它的值。这样，编码器的抗干扰性、数据的可靠性大大提高了。在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条上由透光和不透光的

5、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，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。 第10页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点绝对值编码器码制与码盘绝对式光电编码器的码盘按照其所用的码制可以分为二进制码码盘、循环码（格雷码）码盘、十进制码码盘、六十进制码（度、分、秒进制）码盘等。4位二元码盘（二进制、格雷码）。图中黑、白色分别表示透光、不透光区域。第11页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点绝对值编码器（a)图示是一个4

6、位二进制码盘，它的最里圈码道为第1码道，半圈透光半圈不透光，对应于最高位C1，最外圈为第n码道，共分成2的 n次方个亮暗间隔，对应于最低位Cn。 n位二元码盘最小分辨率为：码盘转角（单位：）与转换出的二进制数码C1、C2Cn及十进制数N的对应关系为：第12页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点绝对值编码器4位循环码盘，它与二进制码盘相同的是，码道数也等于数码位数，因此最小分辨率也是按公式360/ 2 n求得.最内圈也是半圈透光半圈不透光，对应R1位，最外圈是第n码道，对应R n位。与二进制码盘不同的是：其第2码道也是一半透光一半不透光，第i码道分为2的

7、i-1次方个黑白间隔，第i码道的黑白分界线与第i-1码道的黑白分界线错开360/ 2 i。循环码盘转到相邻区域时，编码中只有一位发生变化。 第13页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点绝对值编码器十进制数自然二进制数格雷码十进制数自然二进制数格雷码000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000 一种自然二

8、进制码与格雷码的对照表第14页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点绝对值编码器旋转单圈绝对值编码器，以转动中测量光码盘各码道刻线，以获取唯一的一组编码，当转动超过360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360以内的测量，称为单圈绝对值编码器.绝对值多圈有机械齿轮组绝对计圈与电子增量计圈等多种（还有其他计圈方式，但不多见）。内部机械齿轮组转动绝对计圈，不仅每圈位置是绝对的，而且圈数也是绝对值的，称为绝对值真多圈。类似于钟表，有了60min,内部齿轮计一个位置，就是1点钟，这样就可以有12h60min的量程。但是这样

9、的话，圈数就有个范围（12h），例如现在多圈绝对值编码器较多的4096圈和65536圈两种。电子增量计圈，通过电池记忆圈数，实际上是单圈绝对，多圈增量，其好处是省掉了一组机械齿轮，经济、体积小且没有圈数限制，似乎也不错，但是它毕竟是多圈增量的，不能算真正意义上的绝对值。什么是真正意义上的绝对值？就是不依赖于前次历史的直接读数。电子增量计圈在停电后，由于电池低功耗的要求，移动的速度与范围其实是有限制的，另外加上电池的原因，可靠性方面还是有疑问的，例如高速中的漏圈、干扰中的错圈、正好在12钟位置的抖动错圈、电池失效错圈。尤其是如果计圈失误，反而无法找到原来的绝对位置。第15页，共40页，2022年

10、，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点正余弦编码器第16页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点旋转变压器第17页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点编码器信号输出形式增量式光电编码器的信号输出形式有：集电极开路输出（Open Collector）、电压输出（Voltage Output）、线驱动输出（Line Driver）、互补型输出（Complementally Output）和推挽式输出（Totem Pole）。第18页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特

11、点绝对值编码器绝对值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出几种第19页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点绝对值编码器绝对值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出几种第20页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点第21页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点第22页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器分类及各自特点第23页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三光电编码器原理一编码器分类及各

12、自特点二编码器技术规格三目录编码器选型与安装应用三第24页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三在增量式光电编码器的使用过程中，对于其技术规格通常会提出不同的要求，其中最关键的就是它的分辨率、精度、输出信号的稳定性、响应频率、信号输出形式。编码器技术规格许多品牌伺服电机采用17位编码器，标称分辨率可达17位，即131072脉冲/转，有的甚至采用20位编码器，标称分辨率达到1048576脉冲/转。实际上，17位编码器采用的是2048线/圈（有的甚至只有512线/圈）的码盘，通过64倍电子锁相环分频，获得131072脉冲/转的名义分频率。以目前电子技术，理论上可以实现无限细分，但

13、只有码盘光栅数目才代表了编码器真正的绝对物理分辨能力，也就是说，17位光电编码盘（只有2048线）的绝对物理定位精度仍逊色于2500线的光电编码盘。第25页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器技术规格第26页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器技术规格第27页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器技术规格 编码器的开关频率 第28页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三光电编码器原理一编码器分类及各自特点二编码器技术规格三目录编码器选型-方法与技巧三第29页，共40页，2022年，5月20日，12点1

14、9分，星期三编码器选型 -方法与技巧第30页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器选型 -方法与技巧第31页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器选型 -方法与技巧第32页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器选型 -方法与技巧从行业来看编码器的选型第33页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器选型 -方法与技巧主要品牌第34页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器选型 -方法与技巧主要品牌第35页，共40页，2022年，5月20日，12点19分，星期三编码器选型 -方法与技巧主要品牌第