[post]编码器的特点及用途

编码器是通过把机械角度物理量的变化转变成电信号的一种装置；在传感器的分类中，他归属于角位移传感器。

根据编码器的这一特性，编码器主要用于测量转动物体的角位移量，角速度，角加速度，通过编码器把这些物理量转变成电信号输出给控制系统或仪表，控制系统或仪表根据这些量来控制驱动装置。



2. 编码器的主要应用场合：

2.1   数控机床及机械附件。

编码器根据不同的使用场合可分为
　　absolute type encoder
　　绝对式编码器
　　brush (contact) encoder
　　电刷(接触式)编码器
　　channel encoder
　　信道编码器
　　chronometric encoder
　　记时编码器
　　command encoder
　　命令编码器
　　digital position encoder
　　数字式位置编码器
　　digital shaft encoder
　　数字式轴角编码器
　　digital voltage encoder
　　数字电压编码器
　　diode matrix encoder
　　二极管矩阵编码器
　　error signal encoder
　　误差信号编码器
　　experimental digital television encoder
　　实验数字电视编码器
　　incremental encoder
　　增量式编码器
　　inductive encoder
　　电感式编码器
　　linear angle encoder
　　线性角编 码器
　　key encoder
　　键盘编码器
　　matrix encoder
　　矩阵(式)编码器
　　optical position encoder
　　光位置编码器
　　optical rotary encoder
　　光电旋转编码器
　　phase encoder
　　相位编码器
　　photoelectric encoder
　　光电译码器
　　priority encoder
　　优先编码器
　　quantizing encoder
　　量化编码器
　　reading encoder
　　读数译码器
　　shaft-position encoder
　　轴角编码器
　　source encoder
　　信源编码器
　　space encoder
　　间隔译码器, 空间译码器
　　test encoder
　　测试编码器
最常用的有两种：绝对值编码器和增量式编码器。
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。

传感器电源电压一般分为：5V和24V。

信号类型：
1、A/B/Z型
2、RS422差分
3、SSI（格雷码）


信号有正弦波的，有方波的。
信号有电流型的，有电压型的
另外SSI编码器输出除了格雷码，也有二进制码的。
电压的范围也不仅限于5V和24V

2.2   机器人、自动装配机、自动生产线。

2.3   电梯、纺织机械、缝制机械、包装机械（定长）、印刷机械（同步）、木工机械、塑料机械（定数）、橡塑机械。

2.4   制图仪、测角仪、疗养器 雷达等。



3. 基本原理

3.1 构造

编码器主要是由码盘(圆光栅、指示光栅)、机体、发光器件、感光器件等部件组成。

（1） 圆光栅是由涂膜在透明材料或刻画在金属材料上的成放射状的明暗相间的条纹组成的。一个相邻条纹间距称为一个栅节,光栅整周栅节数就是编码器的脉冲数(分辨率)。（注:本公司码盘有三种金属、玻璃、菲林(类似塑料) 三种）。

（2） 指示光栅是一片固定不动的,但窗口条纹刻线同圆光栅条纹刻线完全相同的光栅片。

（3）机体是装配圆光栅,指示光栅等部件的载体。

（4）发光器件一般是红外发光管。

（5）感光器件是高频光敏元件;一般有硅光电池和光敏三极管。

3.2 工作原理

由圆光栅和指示光栅组成一对扫描系统,在扫描系统的一侧投射一束红外光,在扫描系统的另一侧的感光器件就可以收到扫描光信号;当圆光栅转动时,感光器件接收到的扫描光信号会发生变化,感光器件可以把光信号转变成电信号并输出给控制系统或仪表。

    一般编码器的输出信号为两列成90度相位差的Sin信号和Cos信号(这是由指示光栅的窗口条纹刻线保证的);这些信号的周期等于圆光栅转过一个栅节(P)的移动时间,对Sin信号和Cos信号进行放大及整形就可输出方波脉冲信号。



4. 应用举例

   编码器的应用场合十分的广泛，在此列举几个简单事例：

   (1) 数控机床对加工工件自动检测就是通过编码器来进行检测的：数控机床刀架的对零校准也是通过编码器来实施的。

   (2) 编码器在PLC上的应用：一般PLC上都有高速信号输入口，编码器可以作为高速信号输入元件，使PLC更加迅速和精准地实施闭环控制。而在变频器上其一般接变频器的PG卡上。

   （3） 编码器用在电梯上，用于测量电梯的升降速度和位置。



5. 产品介绍

5.1 产品分类：

（1） 绝对型：其输出信号为计算机能直接识别的二进码，BCD码或格雷码。

（2） 增量型：其输出信号为连续的方波脉冲，我公司增量型编码器又分为以下几种：

A. 主轴型：其特点为可制作30～3600 P / R的脉冲，规格齐全，适合多种场合。基本型号有ISC、ISL、ISCA、等系列

    B. 中空型：其特点为可制作30～3600 P / R的脉冲,采用弹簧板连接，安装方便,适合于DC和AC马达。基本型号IHC、IHA等系列。

C. 手动型：其特点为可制作25～100 P / R的脉冲，手感均匀、灵活，体积更小，使用寿命更长。基本型号有ISM等系列。

5.2 型号解说

（1） 型号的编排参照样本。

（2） 信号输出说明

B ——表示A、B两信号输出，信号相差90度。

BZ ——表示A、B两信号输出，信号相差90度+原点信号输出。

（3） 信号输出形式说明

E ——表示电压输出（4.5V～13.2V）。

C ——表示集电极开放输出，有NPN型集电极开放输出（4.5V～13.2V）、NPN型高电压集电极开放输出（10.8V～26.4V）、

C2------PNP型高电压集电极开放输出（10.8V～26.4）。

          F ——表示推拉（互补，推挽）输出（10.8V～26.4V）。

          L ——表示长线驱动输出（4.75V～5.25V）。

          T--------表示长线驱动输出（10.8V～26.4V）。



6. 编码器选型必须了解的五个参数

脉冲数（每转输出脉冲数P / R）；信号输出形式（信号路数及信号输出形式）；电源电压（5～12V为低电压，12～24为高电压）；轴径（mm）；外型尺寸（mm）。

（例：用户要求订购100脉冲、三路信号长线驱动器输出、电压5V、轴径6mm、外形尺寸38mm的，则我们编码器的型号为“CTX100ISCG3806BZ1—5L”。



7. 常见品牌常见型号对照表

品牌
CONTRINEX NEMICON
AUTONICS KOYO
ELTRA

实心4mm
ISCG3004
OSS
E30S4
  
  

实心6mm
ISCG3806
OVW2
E40S6
TRD-2E/2T
EH40/58A

实心8mm
ISCG5208
NOC-S（SP）
E50S8/ENB
TRD-J/N
EH50/58A

空心8mm
IHCG3808
HES
E40H8
TRD-S/2E/2TH
EL38G

空心30mm
IHAJ8030
SBH
E80H30
  
EH88P


光电编码器安装与使用

◇ 机 械 方 面
实心轴类 1．编码器轴与用户端输出轴之间采用弹性软连接，以避免因用户轴的串动、跳动而造成编码器轴系和码盘的损坏。
2．安装时请注意允许的轴负载。
3．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°。
4．安装时严禁敲击和摔打碰撞，以免损坏轴系和码盘。
空心轴类 1．要避免与编码器刚性连接，应采用板弹簧。 2．安装时编码器应轻轻推入被套轴，严禁用锤敲击，以免损坏轴系和码盘。 3．长期使用时，请检查板弹簧相对编码器是否松动；因定编码器的螺钉是否松动。  
◇ 电 气 方 面
1．接地线应尽量粗，一般应大于φ3。
2．编码器的输出线彼此不要搭接，以免损坏输出电路。
3．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。
4．与编码器相连的电机等设备，应接地良好，不要有静电。
5．配线时应采用屏蔽电缆。
6．开机前，应仔细检查，产品说明书与编码器型号是否相符，接线是否正确。
7．长距离传输时，应考虑信号衰减因素，选用输出阻抗低，抗干扰能力强的输出方式。
8．避免在强电磁波环境中使用。


有关磁性编码器知识

1，旋转型编码器：可用于检测物体的旋转速率，速度，加速度和位置
旋转编码器可用于机械制造成。生产流水线，物流控制和包装工业

A． 增量型编码器：通过轴的旋转产生一系列的脉冲信号。运动速度由一定时间内所产生的脉冲信号决定。脉冲信号输出可与计数器或PLC的输入模块相连，起到测量的目的。

特性：分辨率：1-5000ppr；最大响应频率：12000rpm；外壳形状：轴型和轴套型；电气输出：推挽、TTL、RS422
提供有Ex防爆型和NAMUR-本安型

B． 绝对型编码器：每个位置变化都产生一个固定的代码。绝对型旋转编码器具有断电记忆功能，即断电后当前位置被记下来，无需在复电工作时重新寻找参考位

特性：分辨率：单转：13位。多转：25位；电气输出：并行输出和串行输出
串行输出接口：AS-Intetface,Profibus,SSI,Interbus,CAN,DeviceNet；提供有防爆型和本安型

2，视频、光电、旋转型、NOC-S系列、P+F、编码器等，好多种

什么是光电编码器 　

一、光电编码器简介


光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检测装置，它是一种通过光电转换，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。具有精度高、响应快、抗干扰能力强、性能稳定可靠等显著的优点。按结构形式可分为直线式编码器和旋转式编码器两种类型。

旋转编码器主要由光栅、光源、检读器、信号转换电路、机械传动等部分组成。光栅面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；分别用两个光栅面感光。由于两个光栅面具有90°的相位差，因此将该输出输入数字加减计算器，就能以分度值来表示角度。它们的节距从光电编码器的输出信号种类来划分，可分为增量式和绝对值式两大类。

旋转增量式编码器转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，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，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。

绝对编码器光码盘上有许多道刻线，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)，这就称为位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，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，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工业控制定位中。

编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出等输出形式。串行输出是时间上数据按照约定，有先后输出；空间上，所有位数的数据都在一组电缆上(先后)发出。这种约定称为“通讯协议”，其连接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。串行输出连接线少，传输距离远，可靠性就大大提高了，但传输速度比并行输出慢。对于绝对编码器，信号并行输出是时间上数据同时发出：空间上，每个位数的数据各占用一根线缆。对于位数不高的绝对编码器，一般就直接以此形式输出数码，可直接进入PLC或上位机的I／O接口。这种方式输出即时，连接简单。但是，对于位数较多的绝对编码器，有许多芯电缆，由此带来工程难度和诸多不便、降低了可靠性。因此，在绝对编码器多位数输出一般不采用并行输出型，而是选用串行输出或总线型输出。

二、光电编码器的分类

按测量方式的分类：

•          旋转编码器

•          直尺编码器

按编码方式的分类：

•          绝对式编码器

•          增量式编码器

•          混合式编码器


三、光电编码器的应用

近十几年来，光电编码器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。  

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