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编码器分类

信息来源:MOTEC直流伺服电机代理商-深圳兴弘泰自动化
编码器分类松下伺服一级代理-兴弘泰自动化
1、按信号的原理分:增量式编码器、绝对式编码器、混合式编码器
1)增量式编码器
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。
2) 绝对式编码器
利用自然二进制或循环二进制(格雷码)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。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。
3)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。
绝对值编码器是一种直接编码和直接测量的检测装置。它能指示绝对值位置,没有累积误差,电源切除后,位置信息不丢失。常用的编码器有编码盘和编码尺,统称为码盘。从编码器的使用记数来分类,有二进制编码、二进制循环码(葛莱码)、二-十进制码等编码器。从结构原理分类,有接触式、光电式和电磁式等几种。
混合式绝对值编码器就是把增量制码与绝对制码同做在一块码盘上。在圆盘的最外圈是高密度的增量条纹,中间有四个码道组成绝对式的四位葛莱码,每1/4同心圆被葛莱码分割成16个等分段。该码盘的工作原理是三极记数:粗、中、精计数。码盘转的转数由对“一转脉冲”的计数表示。在一转以内的角度位置有葛莱码的4*16不同的数值表示。每1/4圆葛莱码的细分有最外圆的增量码完成。
增量式光电编码器:测速,测转动方向,测移动角度、距离(相对)。
A:工作原理图


B:工作原理:
1)光电编码器的组成:一个中心有轴的光电码盘,在圆盘上有规则地刻有透光和不透光的线条,在圆盘两侧,安放发光元件和光敏元件。当圆盘旋转时,光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化,光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲,获得四组正弦波信号组合:A、/A、B、/B ,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度)用以判断旋转方向。码盘上有Z相标志(参考机械零位),每转一圈输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。
2)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,如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转,否则为反转;通过零位脉冲,可获得编码器的零位参考位。
3)当脉冲数已固定,而需要提高分辨率时,可利用90°相位差A、B两路信号,对原脉冲数进行2倍频或4倍频。
4)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。
C:关于码盘
a)脉冲信号
1.A相
2.B相
3.Z相


编码器的材料有玻璃、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。
b)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。
c)机械转速和电气转速
机械转速
编码器的机械转速以每分钟最大可以旋转多少圈表示——rpm。
电气转速
编码器的电气转速也称为开关频率,是读取每个脉冲信号的反应速度,以每秒多少次表示——Hz。
1.最大工作速度应同时兼顾编码器的机械转速、电气转速以及编码器后续接收设备的开关频率。
Nmax=Fmax×60/Z;Nmax:最大转速;Fmax:最高响应频率;Z:每转输出脉冲数
2.每秒钟光电编码器输出的脉冲个数:
N=电机的转速n×每转线数/60
例如,当电机的转速n=1000转/分,线数为600,则每秒钟光电编码器的脉冲个数应为
N=1000 × 600/60=10000(个)脉冲
若n=1转/分
则N=1 × 600/60 =10(个)
d)信号输出:正弦波(电流或电压)、方波(TTL、HTL)、集电极开路(PNP、NPN)、推拉式
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。
e)信号连接
连接设备:计数器、plc、计算机
连接方式:
1. 单相连接:
用于正反向计数和测速
2. A、B两相连接:
用于正反向计数、判断正反向和测速
3. A、B、Z三相连接:
用于带参考位修正的位置测量。
1)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。
2)三相连接:
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。

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