编码器的原理

编码器的原理一、编码器的介绍二、编码器的分类三、常用编码器的工作原理四、编码的输出及接口五、编码器的应用及安装编码器的介绍编码器Encoder为传感器(Sensor)类的一种，主要用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，除了应用在机械外，许多的马达控制如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。编码器模拟量编码器数字编码器旋转变压器Sin/Cos编码器增量编码器绝对值编码器A,A,B,B,C,C___格雷码二进制码编码器的分类1）利用光电耦合器扫描安装在机械轴上的分割成断的圆盘。机械代码被转换为成比例的电气脉冲信号。数字型编码器原理数字式编码器的原理2）光源（一般为LED）会向接收器（可能是一个光电二极管）发出一道狭窄的光束。光源和接收器都被严格安装在旋转连接轴承的静止部位。编码器是一个带有透明开口或小窗的遮光圆盘，被安装在轴承的转动部位。光电式数字编码器的原理轴承转动时，编码器会让光束交替通过（透过圆盘上的小窗口）。光电二极管则随着位置的变化输出对应的高电平或低电平信号。光电二极管的输出可以通过专门的电路，转化为位置和速率信息。光电式数字编码器原理图光电发射器编码盘并行/串行转换器输入电路驱动器单稳态触发器周期增量编码器的输出•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,获得方波信号组合成A、B，-A-B,信号反向，每组信号相差90度相位差（一个周波位360度）•C，零点校正信号，码盘旋转一周输出一个信号增量式编码器的输出示意图增量式编码器的连接原理1单相连接用与单方向计数,单向测速2AB两相连接,用于正反向计数，用于判断正反方向和测速3ABC三相连接用于带参考位修正的判断测速4A-AB-BC-C连接，由于带有对称的负信号连接电流对电缆的磁场贡献为零，衰减最小，抗干扰较强，可以进行长距离输出如何进行正反向判断•因为AB两相相差90度，可以通过判断A相在先还是B相在先，从而判断正转还是反转如何进行正反向判断逻辑图CP脉冲如何进行零位校正•编码器脉冲在传输过程中，可能因为某些原因（如干扰）产生脉冲信号丢失，导致传输误差，此时就需要对其进行及时修正•零位信号C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，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。零点校正示意图增量式编码器特点•编码器每转动一个预先设定的角度将输出一个脉冲信号，通过统计脉冲信号的数量来计算旋转的角度，因此编码器输出的位置数据是相对的•由于采用固定脉冲信号，因此旋转角度的起始位可以任意设定•由于采用相对编码，因此掉电后旋转角度数据会丢失需要重新复位增量式编码器问题1增量型编码器存在零点累计误差2抗干扰较差，3接收设备的停机需断电记忆，开机应找零或参考位等问题绝对值编码器的出现正好解决了这些问题绝对值编码器原理•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。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。•通过一组光电耦合器扫描旋转盘上的代码图案。•每一个位置有其独一无二的代码。绝对值编码器码盘绝对值编码器的输出码•1自然二进制码00000001001000110100•2循环二进制码（格雷码）00000001001100100110格雷码的特点：相邻的整数在他的数字表示中只有一个不同，可避免数字转换电路中出现很大的峰值电流（如3-4，0011-0100）二进制-格雷码转换格式：高位保留次高位取（二进制）高位与次高位的“异或”运算十进制与格雷码的参照编码器的安装注意事项机械方面：•安装时注意允许的轴负载•应保证编码器轴与用户输出轴的不同轴度＜0.20mm，与轴线的偏角＜1.5°•安装时严禁敲击和摔打碰撞，以免损坏轴系和码盘•长期使用时，定期检查固定编码器的螺钉是否松动（每季度一次）编码器安装方式编码器在扩展轴上编码器在实体轴上绝对编码器分解器临近传感器通用编码器安装在扩展轴上编码器的安装注意事项电气方面：•接地线应尽量粗，一般应大于1.5平方•编码器的输出线彼此不要搭接，以免损坏输出电路•编码器的信号线不要接到直流电源上或交流电流上，以免损坏输出电路•与编码器相连的电机等设备，应接地良好，不要有静电编码器屏蔽线的安装ConnecttheshieldintheSubDontheencoder用屏蔽的D型接口连接编码器ConnecttheshieldtothePGfittingoftheencoder编码器用屏蔽的PG接口连接Connecttheshieldtotheelectronicsshieldclampoftheinverter在变换器的电路板上用线卡连接编码器的故障及维修方法•(1)编码器本身故障：是指编码器本身元器件出现故障，导致其不能产生和输出正确的波形。这种情况下需更换编码器或维修其内部器件。•(2)编码器连接电缆故障：这种故障出现的几率•最高，维修中经常遇到，应是优先考虑的因素。通常为编码器电缆断路、短路或接触不良，这时需更换电缆或接头。还应特别注意是否是由于电缆固定不紧，造成松动引起开焊或断路，这时需卡紧电缆。(3)编码器+5V电源下降：是指+5V电源过低，•通常不能低于4.75V，造成过低的原因是供电电源故障或电源传送电缆阻值偏大而引起损耗，这时需检修电源或更换电缆。•(4)绝对式编码器电池电压下降：这种故障通常有含义明确的报警，这时需更换电池，如果参考点位置记忆丢失，还须执行重回参考点操作。•(5)编码器电缆屏蔽线未接或脱落：这会引入干扰信号，使波形不稳定，影响通信的准确性，进口泵必须保证屏蔽线可靠的焊接及接地。•(6)编码器安装松动：这种故障会影响位置控制精度，造成停止和移动中位置偏差量超差，甚至刚一开机即产生伺服系统过载报警，请特别注意。•(7)光栅污染：这会使信号输出幅度下降，必须用脱脂棉沾无水酒精轻轻擦除油污编码器的检修及维护•1、机械部分•每月检查一次系统中机械连接及配合部分是否因为时间运行引起松动，检查一下型材支架的连接螺钉是否拧紧•2、电器部分•电器部件通有380V的电压，未经培训人员，严禁擅自操作、开启控制箱、谨防触电。•3、不准任意调整电控设备的互锁装置、损坏或随意移动各限位挡块的位置。•4、各种液压元件未经主管部门同意，任何人不准私自调节或拆换。•5、当液压系统出现故障时，不准擅自乱动，应立即通知维修部门分析原因并排除。•6、初次使用液压系统半年更换一次液压油，以后每年更换一次液压油。•7、定期对液压系统的元件、辅件进行检查。旋转编码器内部构造图谢谢!