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信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个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—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5~10000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—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出的编码器，信号传输距离可达150米。 对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米。
西门子伺服电机选择手册，SINAMICS S120是一种集V/F、矢量控制和伺服控制于一体的新型驱动控制系统。普通异步电动机不能控制转矩，也不能控制三相异步电动机。 S120系列驱动与伺服电机选型手册第1部分：典型结构的多轴驱动控制单元电机模块与通用直流母线电源模块。带起动机（或scout）和SIMATIC manager软件或s7-300400的书本式柜式PC典型配置图，SIMOTION O/D/P 24 V DL说明：1：主控制模块cu320 2：电源模块SIM 或ALM+24 V电源3：单轴电机模块4：两轴电机模块234电源线终端模块驱动Cliq编码器反馈信号线选项板电抗器功率滤波器传感器模块无编码器电机运动控制，带drivc Cliq接口西门子（中国）自动化传动集团有限公司生产机械SINAMICS S120系列，选自《S120驱动与伺服电机选型手册》第1章多轴传动概述。Sinamics120是一种集V/F、矢量控制和伺服控制于一体的新型驱动控制系统。它不仅可以控制普通的三相异步电动机，还可以控制步进电动机、转矩电动机和直线电动机。其强大的定位功能将实现进给轴的绝对和相对定位。2007年6月发布的DCC（drive control chart）功能将实现逻辑、计算和简单处理功能。SINAMICS S120产品包括：用于普通直流母线的DCAC逆变器和用于单轴的ACAC逆变器。具有公共直流母
线的DC/AC逆变器也称为多轴驱动。它的结构是电源模块和机器模块分开。电源模块将三个交流电整流成540V或600DC，并将电机模块（一个或多个）连接到直流母线。特别适用于多轴控制，特别适用于造纸、包装、纺织、印刷、钢铁等行业。优点是电机轴间能量共享，接线方便简单●单轴控制交流变频器，俗称单轴交流传动，其结构是功率模块和电机模块的组合，特别适合单轴速度和定位控制。本书第一部分包括第1至4章，主要介绍多轴交流传动。第二部分包括第五章至第八章，主要介绍单轴交流传动。第三部分包括第九章，主要介绍电机电缆和信号电缆。第四部分包括第10章，介绍了同步和异步伺服电机的指令数据。第五部分，包括第11章，简要介绍了运动控制系统的指令数据。这本书中的技术资料基本上是英文的。详情请参阅英文原文。西门子（中国）有限公司自动化与传动集团运动控制部生产的机械系列S120系列，源自《S120驱动与伺服电机选型手册》第二章。功率模块是我们通常所说的整流器或整流器/反馈单元。它将三相交流电整流成直流电，并为每个抑制模块（通常称为逆变器）供电。具有反馈功能的模块还可以向电网提供直流电。根据是否有反馈功能和反馈方式，将功率模块分为以下三类：基本线路模块：整流单元，但无反馈功能。智
一：增量旋转编码器选型有哪些注意：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，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，一般采用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：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μ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。 四：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、5-13Vdc或11-26Vdc。如果
CKD 系列电动执行机构系列电动执行机构 产品样本选型资料产品样本选型资料 扬州恒春电子有限公司扬州恒春电子有限公司 20201010年
产品概述 恒春CKD系列智能电动执行机构是引进技术标准型智能一体化的电动执行机构，是对阀门或风门等进行就地和远程电动控制的自动化设备。采用了先进的SOC技术、大屏幕LCD 液晶显示技术、脉冲数字传感技术。这些装置均密封在标准最高为IP68的双密封防水外壳内，可使用手持式红外设定器即可对电动执行机构进行各种参数的设定，各部件均达到防爆等级的要求。电子限位、电子限力矩等技术确保了阀门运行的精确度；磁控开关、红外遥控技术的应用使其不用打开电器箱即可进行操作，确保在高危地区调控时能安全使用；相同步技术使得电动执行机构在安装接线时不用考虑相序，安全方便。 恒春CKD系列智能电动执行机构外观设计美观大方，体积小重量轻、操作简单，且具有高强耐磨、高性能电机、传感器精度高、红外遥控设定操作、换向延时保护、数字限位、智能步进或变速控制、异常保护、开向自由、耐高温、可频繁动作及免浇油免维护等特点。 设计制造技术与结构特点 便利的参数遥控设定功能 1、便利的参数遥控设定功能 投入使用前，只要使用专用红外设定器对执行机构进行参数的遥控设定，现场调试时无需打开电气箱端盖，不仅简化了设定工作程序，还提高了设备安全运行性，特别是那些要求防爆的场所尤为重要； 丰富的在线显示功能 2、丰富的在线显示功能 采用液晶显示技术，利用内置式液晶显示，不仅可准确显示阀门开、关状态和正常阀门开度等，且在参数设定或执行机构有故障时，也能显示出重要信息；同时还提供了三个不同颜色的高亮度发光二极管来指示阀位，使用户即使在夜间也能清晰的了解执行机构的状态；
编码器选型有哪些注意事项 ■一．※有网友问：增量旋转编码器选型有哪些注意事项？ 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．※有网友问：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，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，一般采用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μ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
@Q发表于：2013/10/14 16:50:08 标签(TAG)：编码器绝对值编码器选型 （绝对值编码器问答集节选） 本人正在编写一部《绝对值编码器问答集》的小册子，以下是部分节选。——根据实际使用要求判断是否需要选用绝对值编码器，根据已有的设备信号接口选择选什么样的编码器 1，使用绝对值编码器一定会比用增量式编码器贵吗？ 没有！从编码器器件成本上说增量编码器内部器件少，成本价格确实低，但是从编码器的如何使用并产生效果的角度说，绝对值编码器如果选型得当，其使用的效果带来的综合成本，会低于选用增量值编码器，为使用者大大节省成本。2，什么情况下要选绝对值编码器？ a．停电移动、惯性滑动的数据安全可靠性问题，对于一些需要高度、长度测量的安全性设备、较大型设备、起重类工程类设备，安全性是很重要的因素，为确保编码器数据的稳定可靠性，必须选用全行程绝对值编码器。这类应用如果发生编码器数据错误可能引起的损失远远超过了编码器成本本身。例如水闸、工程机械、起重机、电梯、门机等等的高度、长度测量。 b．信号抗干扰问题，有时所化的人工成本远远大于一个编码器成本，增量信号较易受到各种干扰，数据采集不稳定，对于各种现场不可预知的干扰会花很多精力去排查，并要设法避开干扰，此情况下应考虑更换绝对值编码器。例如各种自动化工程项目，对于现场的变频器、开关电源、接地状况不明的情抗下，无从判断干扰情况，选用绝对值编码器可以确保应对各种工况条件。 c．后续设备节省资源，增量编码器需要高速计数不停的计数，耗费CPU资源，有时多个编码器连接没有更多的高速计数口，此时选用绝对值编码器的串行输出（如RS485）或总线型输出，其实是节省了后续设备的资源而节省费用。例如需要多个编码器比较的同步纠偏、多个编码器联动操作的流水线、加工机械等。 d．环境较恶劣的选择，增量编码器绝大部分是光学式的，易受水气灰尘及振动影响而损坏，选用磁电式绝对值编码器（单圈或真多圈）的可以避免这种损坏，而大大提高产品使用的寿命，而得到综合效果更佳，使用成本更低。例如户外使用的港口矿山机械、工厂的快速开门机等。 e．节省综合成本，在一些不便于停机修正、更换、维修，或停机修正、更换、维修成本很高的场合下，用绝对值编码器，因其数据的可靠性、产品的耐用性，可以大大减少售后服务人工成本，产品可长时间的使用效果，直接的是产品使用的综合成本大大的节省了。例如一些高速运转的流水线、较远地区的管网系统（电动执行器）。 。。。。。 3.按绝对值编码器输出信号接口有哪些信号输出可选？ 选择使用绝对值编码器，首先要根据自身所有的后续接受设备（例如PLC）有什么样的信号接口，根据已有的信号接口选择编码器：
增量式编码器的A.B.Z 编码器A、B、Z相及其关系
TTL编码器A相，B相信号，Z相信号,U相信号，V相信号，W相信号，分别有什么关系？ 对于这个问题的回答我们从以下几个方面说明： 编码器只有A相、B相、Z相信号的概念。 所谓U相、V相、W相是指的电机的主电源的三相交流供电，与编码器没有任何关系。“A相、B相、Z相”与“U相、V相、W相”是完全没有什么关系的两种概念，前者是编码器的通道输出信号；后者是交流电机的三 相主回路供电。 而编码器的A相、B相、Z相信号中，A、B两个通道的信号一般是正交（即互差90°）脉冲信号；而Z相是零脉冲信号。详细来说，就是——一般编码器输出信号除A、B两相（A、B两通道的信号序列相位差为90度）外，每转一圈还输出一个零位脉冲Z。 当主轴以顺时针方向旋转时，输出脉冲A通道信号位于B通道之前；当主轴逆时针旋转时，A通道信号则位于B通道之后。从而由此判断主轴是正转还是反转。 另外，编码器每旋转一周发一个脉冲，称之为零位脉冲或标识脉冲（即Z相信号），零位脉冲用于决定零位置或标识位置。要准确测量零位脉冲，不论旋转方向，零位脉冲均被作为两个通道的高位组合输出。由于通道之间的相位差的存在，零位脉冲仅为脉冲长度的一半。 带U、V、W相的编码器，应该是伺服电机编码器 A、B相是两列脉冲，或正弦波、或方波，两者的相位相差90度，因此既可以测量转速，还可以测量电机的旋转方向Z相是参考脉冲，每转一圈输出一个脉冲，脉冲宽度往往只占1/4周期，其作用是编码器自我校正用的，使得编码器在断电或丢失脉冲的 时候也能正常使用。 ABZ是编码器的位置信号，UVW是电机的磁极信号，一般用于同步电机； AB对于TTL/HTL编码器来说，AB相根据编码器的细分度不同，每圈有很多个，但Z相每圈只有一个； UVW磁极信号之间相位差是120度，随着编码器的角度转动而转动，与ABZ 之间可以说没有直接关系。 /#############################################################
编码器的选型及技术解答 一、问：增量旋转编码器选型有哪些注意事项？ 应注意三方面的参数： 1．机械安装尺寸，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，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，一般采用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，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，在电子装臵中设立计数栈。 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信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个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：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5~10000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：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臵测量。A、A-，B、B-，Z、Z-连接，
西门子选型手册 16ES7?212-1AB23-0XB0CPU（8I/6O）晶体管输出 26ES7?212-1BB23-0XB0CPU??(8I/6O）?继电器输出 36ES7?212-1AB23-0XB8CPU（8I/6O）晶体管输出?CN 46ES7?212-1BB23-0XB8CPU??(8I/6O）?继电器输出?CN 56ES7?214-1AD23-0XB0CPU（14I/10O）晶体管输出 66ES7?214-1AD23-0XB8CPU（14I/10O）晶体管输出?CN 76ES7?214-1BD23-0XB0CPU（14I/10O）继电器输出 86ES7?214-1BD23-0XB8CPU（14I/10O）继电器输出??CN 96ES7?214-2AD23-0XB0CPU224XP（14DI/10DO，2AI,1AO）?晶体管输出? 106ES7?214-2BD23-0XB0CPU224XP?（14DI/10DO，2AI,1AO）继电器输出116ES7?214-2AD23-0XB8CPU224XP?（14DI/10DO，2AI,1AO）晶体管输出126ES7?214-2BD23-0XB8CPU224XP?（14DI/10DO，2AI,1AO）继电器输出136ES7?216-2AD23-0XB0CPU??(?24I/16O?)?晶体管输出 146ES7?216-2BD23-0XB0CPU（24I/16O）继电器输出 156ES7?216-2AD23-0XB8CPU??(?24I/16O?)?晶体管输出?CN 166ES7?216-2BD23-0XB8CPU（24I/16O）继电器输出?CN 176ES7?221-1BF22-0XA08点24VDC输入 186ES7?221-1BF22-0XA88点24VDC输入?CN 196ES7?221-1BH22-0XA016点24VDC输入 206ES7?221-1BH22-0XA816点24VDC输入?CN 216ES7?222-1HF22-0XA08点继电器输出
绝对值型的特点 对应旋转角度以格雷码形式并行输出绝对位置值，而且无需计数器。在通电状态下常时输出旋转角度，因为不用计数，可以在有电气噪声、振动的环境下使用。 而且在掉电和上电时都能正确读出旋转角度，不必回归原点，提高系统的速度。 格雷二进制码是为了弥补二进制码的缺陷而产生的代码。 在二进制码中当从某一个数到下一个数变化时，可能同时有2个以上的数据位发生变化，由于对各位读取的时序上的差异，可能造成读出错误。 为了解决此问题，设计一种代码，使其在从任一数到下一数变化时，只有一个数据位变化，以避免读取错误，这样的代码即格雷二进制码。输出码的转换 使用格雷码时，按以下方式进行二进制，BCD码转换。
输出脉冲数/转 旋转编码器的轴转一圈所输出的脉冲数。对于光学式旋转编码器，通常与旋转编码器内部的光栅的槽相同。（也可在电气上使用输出脉冲数增加到槽数的2倍、4倍。） 增量型 在转动时，可连续输出与旋转角度对应的脉冲数。静止状态不输出。因此，只要对脉部进行计数，就可知旋转的位置。 增量型旋转编码器可任选基准位置。根据在一圈内只输出一次的Z 相信号，可调整基准位置。 绝对值型 与旋转的有无没有关系，可并行输出与旋转角度对应的角度信号，可确认绝对位置。 分辩率 分辩率表示旋转编码器的主轴旋转一周，读出位置数据的最大等分数，绝对值型不以脉冲形式输出，而以代码形式表示当前主轴位置（角度），与增量型不同，相当于增量型的“输出脉冲/转”。 光栅 光学式旋转编码器，其光栅有金属和玻璃两种。如是金属制的开有通光孔（槽）。如是玻璃制的，是在玻璃表面涂了一层遮光膜，在此上面没有透明线条（槽）。槽数少的场合，可在金属圆盘上用冲压加工或腐蚀法开槽，在耐冲击型编码器上使用了金属的光栅。
光电编码器选型及同步电机转速和 转子位置测量3 于庆广 刘葵 王冲 袁炜嘉 钱炜慷 张程 清华大学 摘要:光电轴角编码器,又称光电角位置传感器,是电气传动系统中用来测量电动机转速和转子位置的核心部件。对绝对式、增量式和混合式光电轴编码器的工作原理进行了综述,介绍了光电轴编码器的选型原则、转子速度的测量和转子位置的测量方法。最后,给出了同步电动机变频调速系统中转速和转子位置测量系统的实现。 关键词:光电轴编码器 混合式轴编码器 同步电机转子位置 Choice of Optical2encoder and Measure of Speed and R otor Place of Synchronous Motor Yu Qingguang Liu Kui Wang Chong Yuan Weijia Qian Weikang Zhang Cheng Abstract:Optical2encoder,which is also called photoelectric angei2position sensor,is the core device in measurement of motor speed and rotor position in drive system.There summarize the operating principle of ab2 solute、incremental and hybrid encoder,introduce the choice principle of optical2encoder model and the measur2 ing method of rotor speed and rotor position.The implementation of measuring method of rotor speed and ro2 tor position in variable frequency speed2regulated system of synchronous motor is also given. K eyw ords:optical2encoder hybrid2encoder rotor place of synchronous motor 1 引言 光电轴角编码器,又称轴编码器或光电角位置传感器。光电轴编码器以高精度计量圆光栅为检测元件,通过光电转换,将输入的角位置信息转换成相应的数字代码,并与计算机等控制器及显示装置相连接,实现数字测量、数字控制与数字显示[1]。光电轴编码器具有较高的性能价格比,已普遍应用在雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、机器人、数控机床和高精度闭环调速系统等诸多领域,是电动机等自动化设备理想的角度和速度传感器。轴编码器主要分为增量式、绝对式与混合式3种,其中增量式轴编码器主要用于测量转子速度,绝对式轴编码器主要用于测量转子的空间位置,混合式轴编码器是增量式轴编码器与绝对式轴编码器的组合。后端加入处理芯片之后,3种轴编码器都具有测量转子速度与空间位置的功能。本文综述了光电轴编码器的种类和选型原则,介绍了转速和转子位置的测量方法;最后,给出了同步电动机变频调速系统中转速和转子位置测量系统的实现。 2 光电轴编码器 2.1 增量式轴编码器 典型的光电轴角编码器结构原理如图1 所示。 图1 光电轴编码器结构图 71 3清华大学大学生SR T项目(031T0144)
工业级SSI信号GEX58011K1R4096/4096-S(出轴型/盲孔型） 可靠的和专利的 ●具有安全锁（Sa fety-Lock TM）式设计的坚固轴承结构， 可以提供更高的抗振动性和防安装误差性 ●IP68防护等级和宽广的工作温度范围-40℃ (85) ●专利化机械齿轮技术，具有永久断电记忆功能 性能优化 ●高精度，位置数据的数据刷新率≤4us ●通过RS422实现高分辨率反馈 ●控制周期短。时钟频率最快可达1MHz ●国际标准SSI信号格式 机械参数电气参数 最大转速6000转/分工作电压10-30Vdc (5Vdc可定制） 主轴负载轴向40N，径向100N 消耗电流< 50mA (24Vdc)空载 抗冲击1000m/s2(6ms),等于100g 输出信号25位SSI同步串行信号（格雷码和纯二进制可选) 抗振动200m/s2(10-2000Hz),等于20g 线性分辨率1/4096FS和1/8192FS 允许轴向窜动±1.5mm 最大工作圈数4096圈（256圈/64圈可选） 允许径向跳动±0.2mm 重复定位精度小于2Bit 外形结构60mm外径，实心轴，盲孔轴工作温度-40℃~85℃ 连接形式8芯屏蔽电缆或航空插头储存温度-40℃~85℃ SSI协议说明： SSI为同步串联信号，实际的两对RS422，一对时钟触发，一对数据发送。 如右图所示，编码器的绝对位置值由接收设备的时钟信号触发,从格雷码高位(MSB)开始，输出与时钟信号同步的串行信号。时钟信号从接收设备发出，以编码器的总位数输出N个中断的脉冲，当不传送信号时,时钟和数据位均是高位,在时钟信号的第一个下降沿,当前值开始贮存,从时钟信号上升沿开始,数据信号开始传送，一个时钟脉冲同步一位数据。 其中：t3为恢复信号,等待下次传送；N=13；16；25；28。根据编码器总位数。 T=4—11us； t1=1—5.5us； t2≤1us； t3=11—15.5us (Clock-及Date-省略未画)。 实际使用中，为保证信号的稳定与较远的传输距离，推荐参数如下： T=8us（125KHz）； t1=4us； t2′(实际读数延迟时间)=3~4us； t3=15us。 具有专利化机械齿轮计圈式多圈编码器，不含电池， 具有永久断电记忆功能。100%抗磁场干扰性，欧标 安装尺寸，盲孔孔径可选8-15mm孔。
光电编码器的计数方法 点击次数：543 发布时间：2009-7-6 14:27:22 1 引言 在位置控制系统中，为了提高控制精度，准确测量控制对象的位置是十分重要的。目前，检测位置的办法有两种：其一是使用位置传感器，测量到的位移量由变 送器经A/D转换成数字量送至系统进行进一步处理。此方法虽然检测精度高，但在多路、长距离位置监控系统中，由于其成本昂贵，安装困难，因此并不适用；其二 是使用光电编码器[1]。光电编码器是高精度控制系统常用的位移检测传感器。当控制对象发生位置变化时，光电编码器便会发出A、B两路相位差90度的数字脉冲信号。正转时A超前B90度，反转时B超前A90度。脉冲的个数与位移量成比例关系，因此通过对脉冲计数就能计算出相应的位移。该方法不仅使用方便、测量准确， 而且成本较低，因此在电力拖动系统中，经常采用第二种位置测量方法。 使用光电编码器测量位移，准确无误的记数起着决定性作用。由于在位置控制系统中，电机既可以正转，又可以反转，所以要求计数器既要能够实现加计数，又 要能够实现减计数。相应的计数方法可以用软件来实现，也可以用硬件来实现。 使用软件方式对光电编码器的脉冲进行方向判别和计数降低了系统控制的实时性，尤其当使用光电编码器的数量较多时，并且其可靠性也不及硬件电路。但是用 软件计数外围电路比较简单,所以在计数频率不高的情况下，使用软件计数还是有一定优势的。对编码器中输出的两路脉冲进行计数主要分两个步骤，首先要对编码器输出的两路脉冲进行鉴相，即：判别电机是正转还是反转；其次是进行加减计数，正转时加计数，反转时减计数。 2 鉴相原理 脉冲鉴相的方法比较多，既可以用软件实现，也可以用一个D触发器实现。下图是编码器正反转时输出脉冲的相位关系。 由图中编码器输出波形可以看出，编码器正转时A相超前B相90度.在A相脉冲的下降沿处，B相为高电平；而在编码器反转时，A相滞后B相90度，在A相脉冲的下降沿处，B相输出为低电平。这样，编码器旋转时通过判断B相电平的高低就可以判断编码器的旋转方向[2]。 3 用软件实现脉冲的鉴相、计数 编码器输出的A向脉冲接到单片机的外部中断INT0，B向脉冲接到I/O 端口P1.0。当系统工作时，首先要把INT0设置成下降沿触发，并开相应中断。当有有效脉冲触发中断时，进行中断处理程序，判别B脉冲是高电平还是低电平，若是高电平则编码器正转，加1计数；若是低电平则编码器反转，减1计数。 4 用硬件实现脉冲的鉴相、计数 硬件计数在执行速度上有软件计数不可比拟的优势，通常采用多个可预置4位双时钟加减计数器74LS193 级联组成的加减计数电路。P0-P3为计数器的4位预置数据端，与数据输入锁存器相接；QA-QD 为计数器的4位数据输出端，与数据输出缓冲器相接；MR为清零端与上电清零脉冲相接；PL为预置允许端，由译码控制电路触发；CU 为加脉冲输入端，CD为减脉冲输入端；TCU为进位输出端，TCD 为借位输出端。如下图所示：
绝对值编码器调试说明书 编辑人：章晶 一．绝对值编码器调试安全注意事项 1. 电池装上后不能拔下或松掉，特别是绝对值原点设定后，否则会造成绝对值编码器的读数乱掉，造成撞机等事故。 2. 绝对值原点设置前，必须松开联轴器进行定位和重复定位测试，观察电池记忆绝对值坐标的稳定性。 3. 绝对值编码器装机后，必须测试电机运转的正反向及编码器的读数方向，防止撞机事件。 4. 设置完绝对值原点后，由于绝对值方案没有硬限位，必须先设定好各轴软限位保护，防止工作台飞出，造成人员伤亡。 二．绝对值编码器调试步骤 1. 开启绝对值编码器模式 先设置X轴系统参数->DspB0->DspB0-50->将261参数设置为0，如图1所示。 图1 再设置Y轴系统参数->DspB0->DspB0-51->将381参数设置为0，如图2所示。
图2 最后设置Z轴系统参数->DspB0->DspB0-52->将501参数设置为0，如图3示。 图3 2. 绝对值编码器的初始化 1）. 先在伺服驱动器端编码器位置装上电池，然后松开X、Y、Z轴联轴器。 2）. 第一次设定绝对值编码器出现A.810报警，连接SigmaWin软件，选择安装->绝对值编码器设定->绝对值编码器复位->然后一直按确定，直到完成，如图4所示。依此初始化X、Y、Z轴，然后断电重启伺服驱动器，此时报警清除。
图4 3. 绝对值编码器机床坐标值的定位测试与重复定位测试 1）. 系统与伺服都上电，记录此时的机床坐标，然后将伺服断电，等候5~10分钟，再上电，记录此时的机床坐标，对比上次的机床坐标看有无变化。如此重复3~5次。 2）. 伺服断电，将X、Y、Z轴手动正向转动，伺服上电，记录此时的机床坐标是否往正方向运动了。然后伺服断电，等候5~10分钟，再上电，记录此时的机床坐标，对比上次的机床坐标看有无变化。再伺服断电，将X、Y、Z轴手动正向转动，伺服上电，记录此时的机床坐标是否往正方向运动了，如此重复3~5次。 3）. 伺服断电，将X、Y、Z轴手动反向转动，伺服上电，记录此时的机床坐标是否往反方向运动了。然后伺服断电，等候5~10分钟，再上电，记录此时的机床坐标，对比上次的机床坐标看有无变化。再伺服断电，将X、Y、Z轴手动反向转动，伺服上电，记录此时的机床坐标是否往反方向运动了，如此重复3~5次。 4. 绝对值编码器机床坐标值的装机测试 1）. 连上联轴器，将X、Y、Z轴往正方向、反方向手动移动，观察X、Y、Z各轴移动方向是否正确。 2）. 观察编码器读数方向是否正确，如读数方向反了，则设置DSP系统参数修改。X轴参数->DspB0->DspB0-1->将06参数设置为0改为1或者1改为0。Y轴参数->DspB0->DspB0-1->将07参数设置为0改为1或者1改为0。Z轴参数->DspB0->DspB0-1->将08参数设置为0改为1或者1改为0。5．绝对值原点的设置 1）. 先将X、Y、Z各轴软限位设定范围改大，保证各轴移动到两端时不出现超软限位报警。 2）. 将X、Y、Z移动到一端，绝对坐标清零，然后移动到另一端，分别记录X、Y、Z的最大可用行程。 3）. 将X、Y、Z移动到机床坐标最大值端，然后移动到需要设定的机床坐标零点位置，记录此时的X、Y、Z各轴机床坐标，将其值置反，去掉小数点后分别输入到X轴如图5所示的DspB0-50中参数359、Y轴如图6所示的DspB0-51中参数479、Z轴如图7所示的DspB0-52中参数599.
光电编码器基础 1.1概述 光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字化检测装臵，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。近10几年来，发展为一种成熟的多规格、高性能的系列工业化产品，在数控机床、机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺服系统等诸多领域中得到了广泛的应用。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臵（角度）的检测。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）、机械部件等组成。 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、绝对式以及复合式三大类。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两种。由于直线式运动可以借助机械连接转变为旋转式运动，反之亦然。因此，只有在那些结构形式和运动方式都有利于使用直线式光电编码器的场合才予使用。旋转式光电编码器容易做成全封闭型式，易于实现小型化，传感长度较长，具有较长的环境适用能力，因而在实际工业生产中得到广泛的应用，在本书中主要针对旋转式光电编码器，如不特别说明，所提到的光电编码器则指旋转式光电编码器。 1.2增量式光电编码器
1.2.1原理及其结构 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在哪个位臵上的增量。它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位臵增量，不能够直接检测出轴的绝对位臵信息。一般来说，增量式光电编码器输出A、B两相互差电度角的脉冲信号（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臵或对积累量清零。 增量式光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成，如图1-1所示。码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期；检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上相差电度角。当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差电度角的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，可以得到被测轴的转角或速度信息。增量式光电编码器输出信号波形如图1-2所示。
绝对值编码器 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
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信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个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—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5~10000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—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出的编码器，信号传输距离可达150米。 对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米。 增量式编码器的问题： 增量型编码器存在零点累计误差，抗干扰较差，接收设备的停机需断电记忆，开机应找零或参考位等问题，这些问题如选用绝对型编码器可以解决。 增量型编码器的一般应用: 测速，测转动方向，测移动角度、距离(相对)。 绝对型编码器（旋转型） 绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，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
光电编码器分类和选择 编码器Encoder为传感器(Sensor)类的一种，主要用来侦测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，除了应用在产业机械外，许多的马达控制如伺服马达、BLDC伺服马达均需配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出所以应用范围相当广泛。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，分为增量式编码器和绝对式编码器。光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移—数字变换的，从50年代开始应用于机床和计算仪器，因其结构简单、计量精度高、寿命长等优点，在国内外受到重视和推广，在精密定位、速度、长度、加速度、振动等方面得到广泛的应用。 a.增量式编码器特点： 增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。需要提高分辨率时，可利用 90 度相位差的 A、B 两路信号进行倍频或更换高分辨率编码器。 b. 绝对式编码器特点 绝对式编码器有与位置相对应的代码输出，通常为二进制码或 BCD 码。从代码数大小的变化可以判别正反方向和位移所处的位置，绝对零位代码还可以用于停电位置记忆。绝对式编 码器的测量范围常规为 0—360 度。 增量型旋转编码器
轴的每圈转动，增量型编码器提供一定数量的脉冲。周期性的测量或者单位时间内的脉冲计数可以用来测量移动的速度。如果在一个参考点后面脉冲数被累加，计算值就代表了转动角度或行程的参数。双通道编码器输出脉冲之间相差为90o。能使接收脉冲的电子设备接收轴的旋转感应信号，因此可用来实现双向的定位控制；另外，三通道增量型旋转编码器每一 圈产生一个称之为零位信号的脉冲。 增量型绝对值旋转编码器绝对值编码器为每一个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值。特别是在定位控制应用中，绝对值编码器减轻了电子接收设备的计算任务，从而省去了复杂的和昂贵的输入装置：而且，当机器合上电源或电源故障后再接通电源，不需要回到位置参 考点，就可利用当前的位置值。 单圈绝对值编码器把轴细分成规定数量的测量步，最大的分辨率为13位，这就意味着最大可区分8192个位置+多圈绝对值编码器不仅能在一圈内测量角位移，而且能幸，J用多步齿轮测量圈数。多圈的圈数为12位，也就是说最大4096圈可以被识别。总的分辨率可达到25位或者33，554，432个测量步数。并行绝对值旋转编码器传输位置值到估算电子装置通 过几根电缆并行传送。 增量型→绝对型编码器 旋转增量值编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来计算其位置，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，不然，计数设备计算并记忆的