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盛昊光电编码器培训 教材:于兆武 主讲人：刘建华,编码器定义,编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。,盛昊光电编码器基础培训 编码器组成：,1：光源（LED） 2：透镜（Lens） 3：指示光栅 4：码盘（Disk） 5：接受器（ASIC）,光栅定义（狭缝）,由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅 （grating）。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝 . 光栅尺定义： 光栅尺通过摩尔条纹原理，通过光电转换，以数字方式表示线性位移量的高精度位移传感器。,光源LED,透镜Lens,指示光栅,码盘Disk,接受器ASIC,整形电路,客户,信号的形式,发散的红外光,平行的红外光,编码后的平行红外光,能反应运动状态的编码平行红外光,能反应运动状态的电脉冲信号,有驱动能力且能反应运动状态的电脉冲信号,光电编码器信号产生流程,盛昊光电编码器基础培训,编码器基本工作原理： 光电编码器，又称光电角位置传感器。 是集成光机电为一体的数字测角装置，主要是以高精度计量光栅为检测元件，通过光电转换，将轴的机械角位移信息转换成相应的数字代码，用他可以实现角位移、角速度、和角加速度及其他物理量的精确测量,输出信号与计算机相连接,不仅能够实现数字测量与数字控制,而且与其他同类用途的传感器相比，具有精度高、测量范围广、使用可靠、易于维护等优点。因此已普遍应用在雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、机器人、数控机床和高精度闭环调速系统等诸多领域，是自动化设备理想的角度传感器。,绝对编码器通过 SSI 接口进行信号调节,增量信号： 由A，B，Z等信号组成可以反应出当前编码器的运行状态。 如：在单位时间内，用户接受到的脉冲数就反应出了编码器运行的速度，包括速率和方向。,磁极信号（UVW信号）： 由U、V、W等信号组成可以代替电机中的电刷切换电机的磁极电流方向。用来控制电机的运行。,盛昊光电编码器基础培训,编码器分类 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,盛昊光电编码器基础培训,编码器分类,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,格雷码,二进制码,盛昊光电编码器基础培训,编码器分类,数字编码器,增量式编码器,绝对值编码器,混合式编码器,盛昊光电编码器基础培训,旋转编码器： 通过测量被测物体的旋转角度并将测量到的旋转角度转化为脉冲电信号输出 直尺编码器： 通过测量被测物体的直线行程长度并将测量到的行程长度转化为脉冲电信号输出,盛昊光电编码器基础培训,绝对式旋转编码器 用光信号扫描分度码盘（分度码盘与传动轴相联）上的格雷码刻度盘以确定被测物的绝对位置值，然后将检测到的格雷码数据转换为电信号以脉冲的形式输出测量的位移量,盛昊光电编码器基础培训,格雷码的绝对编码器的分度盘,代码盘用格雷码编码,编码输出,输出编码,机械臂绝对编码器位置,盛昊光电编码器培训,绝对式旋转编码器的特点： 在一个检测周期内对不同的角度有不同的格雷码编码，因此编码器输出的位置数据是唯一的 因使用机械连接的方式，在掉电时编码器的位置不会改变，上电后立即可以取得当前位置数据 检测到的数据为格雷码，因此不存在模拟量信号的检测误差,盛昊光电编码器培训,绝对式编码器综述,特点: 数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信号 根据输出的脉冲信号可以转化为速度. 选型: - 单编码盘 / 多编码盘 (测量一个或二个旋转变量) - 代码 (格雷码, BCD码, 二进制码) - 信号传输方式 (并口, 串口) - 分辨率 - 最大旋转速度 优点: - 结构简单 - 角行程编码 (通过旋转轴获得) - 线性编码 (激光远距离测量) - 掉电不影响编码数据的获得 - 最大24位编码 缺点: - 比较贵,绝对式编码器指标解释,(1)分辨率 分辨率指每转一周所能产生的脉冲数。由于刻线和偏心误差的限制，码盘的图案不能过细，一般线宽20m30m。可采用电子细分的方法进一步提高分辨率，现已经达到100倍细分的水平。 (2)输出信号的电特性 表示输出信号的形式(代码形式，输出波形)和信号电平以及电源要求等参数称为输出信号的电特性。 (3)频率特性 频率特性是对高速转动的响应能力，取决于光电元件的响应和负载电阻以及转子的机械惯量。一般的响应频率为30kHz80kHz，最高可达100kHz。 (4)使用特性 使用特性包括器件的几何尺寸和环境温度。外形尺寸由30 mm200 mm不等，随分辨率提高而加大。采用光电元件温度差动补偿的方法其温度范围可达-5+50。,盛昊光电编码器培训,增量式旋转编码器 用光信号扫描分度盘（分度盘与转动轴相联），通过检测、统计信号的通断数量来计算旋转角度,用TTL 与 HTL 信号的 增量编码器,TTL 信号有零点与取消信号 HTL 信号只有零点没有取消信号高阈值逻辑(High Threshold Logic，简称HTL)、,用正弦或余弦信号分辨的 增量编码器,用正弦或余弦信号表示零点与角度,盛昊光电编码器培训,增量式旋转编码器的特点： 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,盛昊光电编码器培训,增量式编码器性能综述,特点: 数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信号 根据旋转脉冲数量可以转换为速度 选型: - 旋转一周对应的脉冲数 (256, 512, 1024, 2048) - 输出信号类型 (TTL, HTL, push-pull mode) - 电压类型 (5V, 24V) - 最大分辨速度 优点: - 分辨能力强 - 测量范围大 (100-10.000 inc./rotational motion) - 适应大多数情况 缺点: - 断电后丢失位置信号 - 技术专有，兼容性较差,盛昊光电编码器培训,混合式旋转编码器 用光信号扫描分度盘（分度盘与转动轴相联），通过检测、统计光信号的通断数量来计算旋转角度 同时输出绝对旋转角度编码与相对旋转角度编码,盛昊光电编码器培训,增量编码器与绝对编码器差别： 增量编码器的位置是从零位标记开始计算的脉冲数量来确定的，而绝对值编码器的位置是由输出代码的读数来确定的，在一转内每个位置的读数是唯一的。,盛昊光电编码器培训,SEW 编码器的规格选择,盛昊光电编码器培训,旋转编码器的安装 机械方面： 由于编码器属于高精度机电一体化设备，所以编码器轴与用户端输出轴之间需要采用弹性软连接，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,旋转编码器的安装 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）,盛昊编码器培训教程,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,通用编码器安装在扩展轴上,光电编码器培训教程,旋转编码器的安装 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,盛昊光电编码器培训,旋转编码器的安装 电气方面： 配线时应采用屏蔽电缆 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 长距离传输时，应考虑信号衰减因素，选用具备输出阻抗低，抗干扰能力强的型号,盛昊编码器培训教程,旋转编码器的安装 电气方面： 避免在强电磁波环境中使用,编码器的输出形式一,编码器的输出形式二,编码器的电压输出形式三,编码器的输出形式四,编码器的电压输出形式五,专业术语解释,分解能（Resolution)： 分解能表示旋转编码器的主轴旋转一周，读出位置数据的最大等分数。分解能也叫检测精度，分辨率等。分解能是编码器最重要的参数。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510000线 电源电压（Supply Voltage)： 电源电压是指编码器正常工作时外部电源提供的额定电压。通常编码器电压范围DC524V，误差510。 消费电流： 消费电流是指编码器正常工作时从电源那里获取的电流。此电流值的大小表征着编码器的功率大小。编码器一般在300mA以内。,光栅： 光学式旋转编码器，其光栅有金属和玻璃两种。如果金属制的，开有通光孔（槽）。主要是根据工作环境和工艺要求。 最大响应频率： 是在1秒内能响应的最大脉冲数。 公式如下：（最大响应转速rpm）/ 60 X （脉冲数/转）=输出频率Hz 最大响应转速： 是可响应的最高转速在此转速下发生的脉冲应可响应。 公式如下：（最大响应频率Hz）/（脉冲数/转） X 60=轴的转速rpm,下图所示，输出级正电源侧与0V侧均有输出晶体管 输出波形： 输出脉冲（信号）的波形。 输出信号相位差 二相输出时,二个输出脉冲波形的相对的时间差。 输出电压: 输出脉冲的电压。输出电压会因输出电流的变化而有所变化。（各系列的输出电压，请参照输出电流特性图） 推拉输出: