中文名:編碼器mbth:適用範圍:計算機編碼功能:轉換信號形式的主要分類、常見故障、安裝使用、接線方式、工作原理、主要功能、信號輸出、選擇註意事項、優缺點、主要分類編碼器可按以下方式分類。1.增量型(1)按照碼盤的打孔方式分類:壹個脈沖信號(正弦和余弦信號也是每單位角度發壹次，然後再細分斬波成頻率更高的脈沖)，通常由A相、B相和Z相輸出，A相和B相之間的延遲為1/4。Z相是單周期脈沖，即每個周期發射壹個脈沖。編碼器(圖1) (2)絕對值型:對應壹個圓，每個參考角度發出壹個唯壹的對應該角度的二進制值，通過外部的圓記錄裝置可以記錄和測量多個位置。2.按信號輸出類型可分為電壓輸出、集電極開路輸出、推挽互補輸出和長線驅動輸出。3.根據編碼器的機械安裝形式，有軸型(1):軸型可分為夾緊法蘭式、同步法蘭式、伺服安裝式。(2)套管型:套管型可分為半空型、全空型和大口徑型。4.根據編碼器的工作原理，可分為光電式、磁電式和觸刷式。常見故障1、編碼器本身故障:指編碼器本身的元器件出現故障，導致其無法產生和輸出正確的波形。在這種情況下，有必要更換編碼器或修理其內部設備。編碼器(圖2) 2。編碼器連接的電纜故障:這種故障概率最高，維修中經常遇到，應該是優先考慮的因素。通常編碼器電纜開路、短路或接觸不良，需要更換電纜或連接器。還要特別註意線纜是否因固定不牢而松動，導致開焊或斷路。此時，電纜應夾緊。3.編碼器+5V電源下降:說明+5V電源過低，通常不低於4.75V電源過低的原因是電源故障或電源傳輸電纜電阻值過高，需要維修電源或更換電纜。4.絕對式編碼器電池電壓下降:這種故障通常有明確的報警，需要更換電池。如果參考點位置的記憶丟失，必須執行返回參考點的操作。編碼器(圖3) 5。編碼器電纜的禁線未連接或脫落:這會引入幹擾信號，使波形不穩定，影響通信的準確性。必須保證禁線的可靠焊接和接地。6.編碼器安裝松動:這種故障會影響位置控制精度，導致停止和移動時位置偏差超差，甚至剛啟動就出現伺服系統過載報警。請特別註意。7.光柵汙染會降低信號輸出幅度，需要用脫脂棉蘸無水酒精輕輕擦去油汙。絕對式旋轉編碼器機械安裝的安裝與使用:絕對式旋轉編碼器的機械安裝有高速端安裝、低速端安裝、輔助機械裝置安裝等多種形式。編碼器(圖4)安裝在高速端:安裝在動力電機的轉軸端(或齒輪連接處)。這種方法具有分辨率高的優點。因為多圈編碼器有4096圈，電機的轉數在這個範圍內，所以可以充分利用滿量程來提高分辨率。缺點是運動物體通過減速齒輪時存在齒輪間隙誤差，所以壹般用於單向高精度控制定位，如軋鋼的輥縫控制。另外編碼器直接安裝在高速端，所以電機抖動壹定要小，否則容易損壞編碼器。低速端安裝:安裝在減速齒輪後面，如纏繞鋼絲繩卷筒的軸端或最後壹個減速齒輪軸的端部。這種方法沒有齒輪返回間隙，測量更加直接和準確。這種方法壹般測量遠距離定位，如各種起重設備、送料小車定位等。輔助機械安裝:常用的有齒輪齒條、鏈帶、摩擦輪、收繩機械等。連接方式旋轉編碼器是壹種光電旋轉測量裝置，直接將測得的角位移轉換成數字信號(高速脈沖信號)。
編碼器根據信號原理可分為增量式編碼器和絕對式編碼器。
我們通常使用增量式編碼器，它可以將旋轉編碼器的輸出脈沖信號直接輸入到PLC中，利用PLC的高速計數器對脈沖信號進行計數，得到測量結果。不同類型的旋轉編碼器具有不同的輸出脈沖相位。有的旋轉編碼器輸出A、B、Z三相脈沖，有的只有A、B兩相，最簡單的只有A相..
編碼器有五根引線，其中三根是脈沖輸出線，1是COM端子線，1是電源線(OC門輸出型)。編碼器的電源可以是外接電源，也可以直接使用PLC的DC24V電源。電源的“-”端應接編碼器的COM端，“+”端應接編碼器的電源端。編碼器的COM端接PLC輸入的COM端，A、B、Z的輸出線直接接PLC的輸入端。a和B是相差90度的脈沖，編碼器旋轉壹周Z相信號只有壹個脈沖，通常作為零的基礎。連接時註意PLC輸入的混響時間。旋轉編碼器也有禁線，使用時應接地，以提高抗幹擾性。
編碼器-PLC
A - X0
B - X1
Z - X2
+24V - +24V
COM的工作原理由壹個光電編碼器組成，中心有壹個軸，軸上有圓形通斷和暗刻線，由光電發射和接收裝置讀取，得到四組正弦波信號，組合成A、B、C、D，每組正弦波相差90度(。此外，每轉輸出壹個Z相位脈沖來表示零參考位。編碼器(圖5)由於A相和B相相差90度，所以可以通過比較A相在前還是B相在前來判斷編碼器的正轉和反轉，通過零脈沖可以得到編碼器的零參考位。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬和塑料。玻璃碼盤在玻璃上沈積有細刻線，熱穩定性好，精度高。金屬碼盤可以直接劃線通斷，不易碎。但由於金屬的厚度壹定，精度有限，熱穩定性比玻璃差壹個數量級。塑料碼盤經濟實惠，成本低，但精度、熱穩定性和使用壽命較差。分辨率-編碼器每旋轉360度所提供的開或關刻線的數量稱為分辨率，也稱為分析刻度，或簡稱為更多或更少的線。壹般是每轉5~10000行。它的主要功能是旋轉傳感器，將旋轉位移轉換成壹系列數字脈沖信號。這些脈沖可以用來控制角位移。如果編碼器與齒輪桿或螺桿結合，它也可以用來測量線性位移。編碼器(圖6)編碼器產生的電信號由CNC、PLC和控制系統處理。這些傳感器主要用於以下幾個方面:機床、材料加工、電機反饋系統和測控設備。在ELTRA編碼器中，角位移的轉換采用光電掃描原理。讀取系統基於徑向分度盤的旋轉，該分度盤由交替的透明窗口和不透明窗口組成。該系統由紅外光源垂直照射，以便光線將光盤上的圖像投射到接收器的表面上，接收器覆蓋有稱為準直器的光柵，並具有與光盤相同的窗口。接收器的工作是感受光盤旋轉產生的光線變化，然後將光線變化轉化為相應的電變化。壹般旋轉編碼器也能得到壹個速度信號，要反饋給變頻器，調整變頻器的輸出數據。故障現象:1，當旋轉編碼器壞了(無輸出)，變頻器無法正常工作，運行速度變得很慢，過壹會兒變頻器會被保護，顯示“PG OFF”...並且聯合行動將生效。為了使電信號上升到更高的電平，產生無任何幹擾的方波脈沖，必須經過電子電路的處理。編碼器pg和參數矢量變頻器以及編碼器pg之間的連接模式必須與編碼器pg的型號相對應。壹般來說，編碼器pg模型有三種類型:差分輸出、集電極開路輸出和推挽輸出。信號傳輸方式必須考慮變頻器pg卡的接口，所以合理選擇或設置合適的pg卡型號。編碼器壹般分為增量式和絕對式兩種，這兩種類型的區別最大:增量式編碼器的位置是由零標記計算出的脈沖數決定的，而絕對式編碼器的位置是由輸出碼的讀數決定的。在壹個圓中，每個位置的輸出碼的讀數是唯壹的；因此，當電源斷開時，絕對式編碼器不會脫離實際位置。如果再次接通電源，位置讀數仍然有效；不像增量編碼器，妳必須尋找零標記。編碼器(圖7)廠家生產的編碼器系列都比較齊全，壹般都是專用的，比如電梯專用編碼器、機床專用編碼器、伺服電機專用編碼器等。和編碼器都是智能的，並具有各種並行接口與其他設備通信。編碼器是將角位移或線位移轉換成電信號的裝置。前者成為碼盤，後者稱為碼尺。根據讀取方式，編碼器可分為接觸式和非接觸式。接觸式使用刷子輸出，壹個刷子接觸導電區或絕緣區，表示代碼狀態是“1”還是“0”。非接觸接收敏感元件是光敏元件或磁敏感元件。當使用光敏元件時，用透光區和不透光區來表示編碼狀態是“1”還是“0”。根據工作原理，編碼器可分為增量式和絕對式。增量式編碼器將位移轉換成周期性的電信號，然後將這個電信號轉換成計數脈沖，脈沖的個數表示位移。絕對式編碼器的每個位置都對應壹定的數字編碼，因此其指示值只與測量的起始和終止位置有關，與測量的中間過程無關。編碼器(圖8)旋轉增量編碼器，旋轉時輸出脈沖，通過計數裝置知道其位置。當編碼器靜止或斷電時，計數裝置的內部存儲器會記住該位置。這樣斷電時編碼器不能移動，來電工作時編碼器也不能因幹擾而丟失脈沖，否則計數裝置存儲器的零點會偏移，這個偏移的量是未知的，只有在錯誤的生產結果出現後。解決辦法是增加參考點，編碼器每經過壹次參考點，參考位置就修正到計數裝置的記憶位置。在參考點之前，無法保證位置的準確性。為此，在工業控制中，有先找到參考點，每次操作開始改變零點等方法。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的，不受斷電和幹擾的影響。絕對編碼器每個位置的唯壹性由機械位置決定。它不需要記憶，找個參照點，也不需要壹直數。每當它需要知道位置時，就需要讀取它的位置。這樣大大提高了編碼器的抗幹擾特性和數據可靠性。由於絕對式編碼器在定位上明顯優於增量式編碼器，所以在工業定位中得到了越來越多的應用。由於其精度高，輸出位數多，如果仍然采用並行輸出，每壹位的輸出信號必須連接好，對於更復雜的工況必須隔離，帶來很多不便，降低了可靠性。所以在多位數輸出類型中，絕對式編碼器壹般選擇串行輸出或者總線輸出，SSI(同步串行輸出)是德國生產的絕對式編碼器最常用的串行輸出。編碼器(圖9)多圈絕對編碼器。編碼器制造商使用時鐘齒輪機械的原理。中央碼盤轉動時，另壹套碼盤(或多套齒輪、多套碼盤)由齒輪帶動，在單圈編碼的基礎上增加圈數，擴大編碼器的測量範圍。這樣的絕對式編碼器稱為多圈絕對式編碼器，也是由機械位置決定的，每個位置碼都是唯壹的，不需要記憶。多圈編碼器的另壹個優點是，由於測量範圍大，在實際使用中往往比較豐富，安裝時不需要找零點，壹個中間位置就可以作為起點，大大簡化了安裝調試的難度。多圈絕對式編碼器在長度定位方面具有明顯的優勢，在工業定位中得到了越來越多的應用。信號輸出信號輸出有正弦波(電流或電壓)、方波(TTL、HTL)、集電極開路(PNP、NPN)和推挽式，其中TTL為長線差分驅動(對稱A、A-；B，B-；Z，Z-)，HTL也叫推挽和推挽輸出，編碼器的信號接收器件接口要和編碼器對應。編碼器的信號連接(圖10)-編碼器的脈沖信號壹般連接到計數器、PLC和計算機。PLC與計算機之間連接的模塊分為低速模塊和高速模塊，開關頻率有低有高。如單相連接，用於單向計數和單向測速。A.B兩相連接用於正反向計數、正反向判斷和測速。a、B、Z三相連接，用於帶參考位置校正的位置測量。A，A-，B-，B-，Z，Z-導線，由於導線具有對稱的負信號，電流對電纜貢獻的電磁場為零，衰減最小，抗幹擾性最好，能傳輸很遠的距離。對於對稱負信號輸出的TTL編碼器，信號傳輸距離可達150米。對於對稱負信號輸出的HTL編碼器，信號傳輸距離可達300米。選型要註意三個參數:1，機械安裝尺寸:包括定位擋塊、軸徑、安裝孔位置；電纜輸出模式；安裝空間體積；工作環境的防護等級是否符合要求。2.分辨率:即編碼器工作時每轉輸出的脈沖數是否滿足設計和使用精度要求。3.電氣接口:編碼器常見的輸出方式有推挽輸出(F型HTL格式)、電壓輸出(E)、集電極開路(C，常見的C為NPN管輸出，C2為PNP管輸出)、長線驅動器輸出。其輸出方式應與其控制系統的接口電路相匹配。優缺點光電編碼器優點:體積小，精度高，分辨率高，無接觸無磨損；同壹品種借助機械轉換裝置既能檢測角位移又能檢測線位移；多圈光電絕對式編碼器可以檢測大範圍的直線位移(如25位多圈)。壽命長，免安裝，接口形式豐富，價格合理。成熟的技術在多年前就已經在國內外廣泛應用。缺點:精密但對戶外和惡劣環境的防護要求高；直線位移的測量依賴於機械器件轉換，需要消除機械間隙帶來的誤差；在探測軌道上的物體時，很難克服滑移。靜態磁柵絕對式編碼器的優點:體積適中，可直接測量直線位移，絕對數字編碼，理論量程不受限制；無接觸、無磨損、耐惡劣環境，可在1000米水下使用；界面形式豐富，測量方法多樣；價格可以接受。缺點:1mm分辨率不高；測量直線和角度要用不同的品種；不適合細小地方的位移檢測(大於260 mm)。