编码器的原理接线图与应用

数据・数控——光电编码器的原理与应用　机床电器２０１０．２　

光电编码器的原理与应用　

姜义（威海职业学院，２６４２１０）　

摘要：位置检测装置作为数控机床的重要组成部分，其作用是检测位移量，并发出反馈信号。在现代数控伺服系　统中广泛应用于角位移或角速率的测量。目前生产和使用的数控机床大多采用的是半闭环控制方式。　关键词：光电编码器；角位移；脉冲；传感器　中图分类号：ＴＰ２１２．１２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—０４加（２０１０）０２—００２５—０４　

０　引言　

光电编码器是一种旋转式位置传感器，在现代伺　

服系统中广泛应用于角位移或角速率的测量，它的转　轴通常与被测旋转轴连接，随被测轴一起转动。它能　将被测轴的角位移转换成二进制编码或一串脉冲。　光电编码器分为绝对式和增量式两种类型。增量　

式光电编码器具有结构简单、体积小、价格低、精度高、　响应速度快、性能稳定等优点，应用更为广泛。在高分　辨率和大量程角速率／位移测量系统中，增量式光电编　码器更具优越性。绝对式编码器能直接给出对应于每　

个转角的数字信息，便于计算机处理，但当进给数大于　

一转时，须作特别处理，而且必须用减速齿轮将两个以　

上的编码器连接起来，组成多级检测装置，使其结构复　杂、成本高。　

１　增量式编码器　

１．１　增量式光电编码器的结构　

增量式编码器是指随转轴旋转的码盘给出一系列　脉冲，然后根据旋转方向用计数器对这些脉冲进行加　

减计数，以此来表示转过的角位移量。增量式光电编　码器结构示意图如图１所示。　

（ａ）外形　（ｂ）内部结构　卜砖事申　拉光二极管３一光栏板４一零标志位光槽　５一光敏元件６一码盘７～电源及信号线连接座　图１　增量式光电码盘结构示意图　

光电码盘与转轴连在一起。码盘可用玻璃材料制　成，表面镀上一层不透光的金属铬，然后在边缘制成向　心的透光狭缝。透光狭缝在码盘圆周上等分，数量从　

几百条到几千条不等。这样，整个码盘圆周上就被等　分成ｎ个透光的槽。增量式光电码盘也可用不锈钢薄　板制成，然后在圆周边缘切割出均匀分布的透光槽。　

◆　与应用　

摘要：位置检测装置作为数控机床的重要组成部分，其作用就是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置　

发出的指令信号相比较。光电编码器就是一种旋转式位置传感器，在现代数控伺服系统中广泛应用于角位　移或角速率的测量。目前生产和使用的数控机床大多采用的是半闭环控制方式，大多数的系统生产厂家均　

将位置编码器内置于驱动电机端部，间接测量执行部件的实际位置或位移。　关键词：光电编码器；角位移；脉冲；传感器　

中图分类号：ＴＰ２０６＋．１　ＴＰ２１　２．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１　００６—８８３Ｘ（２０１　０）０２～００１　６－０５　

一、引言　光电编码器是一种旋转式位置传感器，在现代伺服系统中广泛应用于角位移或角速率的测量，它的转轴　

通常与被测旋转轴连接，随被测轴一起转动，能将被测轴的角位移转换成二进制编码或一串脉冲。　

光电编码器分为绝对式和增量式两种类型。增量式光电编码器具有结构简单、体积小、价格低、精度高、　响应速度快、性能稳定等优点，应用更为广泛。在高分辨率和大量程角速率／位移测量系统中，增量式光电　

编码器更具优越性。绝对式编码器能直接给出对应于每个转角的数字信息，便于计算机处理，但当进给数　大于一转时，须作特别处理，而且必须用减速齿轮将两个以上的编码器连接起来，组成多级检测装置，　

使其结构复杂、成本高。　

二、增量式编码器　

１．增量式光电编码器的结构　增量式编码器是指随转轴旋转的码盘给出一系列　

脉冲，然后根据旋转方向用计数器对这些脉冲进行加减　计数，以此来表示转过的角位移量。增量式光电编码器　

结构示意图如图１所示。光电码盘与转轴连在一起。码盘　

可用玻璃材料制成，表面镀上一层不透光的金属铬，然后　在边缘制成向心的透光狭缝。透光狭缝在码盘圆周上等　

分，数量从几百条到几千条不等。这样，整个码盘圆周上　就被等分成　个透光的槽。增量式光电码盘也可用不锈钢　

薄板制成，然后在圆周边缘切割出均匀分布的透光槽。　

２０１１年第３期　总第３１期　重工与起重技术　ＨＥＡＶＹ　ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ＆Ｈ０ＩＳ　ｎＮＧ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　ＮＯ．３　２Ｏ１１　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．３１　

编码器的原理特性及应用　

大连大重机电安装工程有限公司　王鹏　

摘要：介绍了编码器的结构、工作原理及其应用，阐述了编　

码器的精确控制是提高控制系统精度的重要指标。　关键词：编码器；增量型；绝对值型　

１　引言　

传感器是机电一体化的信息反馈装置，它与计　

算机、执行机构、执行机构内部反馈所构成的开、闭　

环控制系统对提高控制系统的精度具有重大意义。　

编码器是以数字化信息将角度、长度的信息以编码　

方式输出的传感器，通过光电转换将实际的机械几　

何位移量转换成脉冲或数字量，在传感器的分类中，　

归属于角位移传感器。机构紧凑、重量轻、安装方便、　

维护简单，具有精度高、量程大、反应快及数字化输　

出等特点，工作可靠，在自动测量和自动控制等领域　

都得到了广泛应用。文章主要介绍编码器的结构、工　

作原理及应用。　

２　编码器种类及原理　

编码器由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘　

在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。　

当编码器旋转时，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。编码器按照测量方　

式分为测量行程编码器和测量角度编码器等，按照　

信号原理分为增量型编码器及绝对值型编码器。　

２．１增量型编码器　

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信　

号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数　

表示位移的大小。由一个中心有轴的光电码盘，其上　

有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收检测器件组　

成，如图１所示。可获得四组正弦波信号组合成Ａ、Ｂ、　

Ｃ、Ｄ，每个正弦波相差９０。相位差（相对于一个周波为　

３６０。），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。，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　

常问问题：编码器接口电路及MM440联接

主题：编码器接口电路

标题：常用编码器输出形式

答案：

1.集电极开路型:

通常编码器不提供R1这个电阻,需要外电路来实现上拉电平或下拉电平.

a).NPN型

b).PNP 型

2.推拉输出型:

当输出信号”1” 时T1导通,输出”0”时T2导通,在此电路中由于输出电流有流入和流出两个方向,因此当电缆延长时,波形失真小,电缆可以延长到100米左右.电源为DC 5-30 V,推拉电流最大30mA

R1 Vcc

Out

Gnd Vcc

Out

Gnd R1

Vcc

Out

Gnd T1

T2

3.线驱动输出型:

线驱动输出是按照RS-422A 标准数据传输电路设计,可以使用双绞电缆进行长距离传输,最长可达到1200M

例: 编码器与MM440联接:

说明:在MM440变频器上连接A,AN ,B,BN 脉冲.

注意事项:

1. 编码器与编码器模板之间的连线需采用双绞屏蔽电缆,屏蔽层必须与模板的屏蔽端子相连.

2. 信号电缆必须与动力电缆分开布置.

3. 需要根据编码器类型正确设置拨码开关的位置.

Vcc

A.B.Z

- - -

A.B.Z

Gnd 26LS32 26LS31

4. 编码器端子说明

模板接线图举例:

1. TTL联接: 2.HTL联接

3. 外接电源