增量式编码器工作原理

1、壊量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲 的个数表示位移的大小。编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者成为码盘，后者称码尺。拨照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种。接触式 采用电刷输出，以电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是0”；非接触式的接 受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态 是鋼还是0”。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增疑式编码器是将位移转换成周期性的电 信号，再把这个电信号转变成汁数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小，绝对式编码器的每 一个位置对应一个确定

2、的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量 的中间过程无关。旋转增虽式编码器以转动时输出脉冲,通过计数设备来知道英位置，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巻。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。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进讣数设备的记忆位置。 在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开 机找零等方法。比如，打印机扫描仪的左位

3、就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到卿哩啪啦 的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。增量式编码器特点：增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其旋转方向的判别和脉冲数量的增减借助后 部的判向电路和计数器来实现。其计数起点任意设左，可实现多圈无限累加和测量。还可以 把没转发岀一个脉冲的Z信号，作为参考机械零位。编码器轴转一圈会输出固迫的脉冲， 脉冲数由编码器光栅的线数决泄。需要提髙分辨率时，可利用90度相位差的A、B两路 信号对原脉冲数进行倍频，或者更换髙分辨率编码器。增量式角度数字编码器的工作原理：（图片文字依次为：光源、码盘、光敏元件.放大整形.脉冲输出）在一个码盘的边缘上开有

4、相等角度的缝隙（分为透明和不透明部分），在开缝码盘两边分别 安装光源及光敏元件。当码盘随工作轴一起转动时，每转过一个缝隙就产生一次光线的明暗 变化，再经整形放大，可以得到一左幅值和功率的电脉冲输出信号，脉冲数就等于转过的缝 隙数。将该脉冲信号送到计数器中去进行汁数，从测得的数码数就能知道码盘转过的角度。为了判断旋转方向，可以采用两套光电转换装宜。令它们在空间的相对位置有一左的关系, 从而保证它们产生的信号在相位上相差1/4周期。增量式旋转编码器工作原理徐海增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。在接合数字电路

5、特别是单片机后,增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。下而对增量式旋转编码器的内部工作原理（附图）A,B两点对应两个光敏接受管，A,B两点间距为S2,角度码盘的光栅间距分別为SO 和S1。当角度码盘以某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的SO： S1： S2比值与实 际图的SO： S1： S2比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时，输岀波形图中的 SO： S1： S2比值与实际图的SO： S1： S2比值仍相同。如果角度码盘做变速运动，把它 看成为多个运动周期（在下面立义）的组合，那么每个运动周期中输岀波形图中的SO： S1： S2比值与实际

6、图的SO： S1： S2比值仍相同。通过输出波形图可知每个运动周期的时序为顺时针运动逆时针运动ABAB11110 11 000001 00 1我们把当前的A,B输出值保存起来，与下一个A,B输出值做比较，就可以轻易的得岀 角度码盘的运动方向，如果光栅格SO等于S1时，也就是SO和S1弧度夹角相同，且S2等于SO的1/2, 那么可得到此次角度码盘运动位移角度为SO弧度夹角的1/2,除以所消毫的时间，就得到 此次角度码盘运动位移角速度。SO等于S1时，且S2等于SO的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位 移角度，如果SO不等于S1, S2不等于SO的1/2,那么要1个运动周期才可以得

7、到运动 方向位和位移角度了。我们常用的鼠标也是这个原理哦。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信 号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。授课：XXX1.1增量式编码器授谢XXX增量式编码器是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90S从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点左位。 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。其缺点是无法输岀轴转动的绝对位置信息。图1光电编码器原理示意图光电编码器分类和选择光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移一

8、数字变换的，从50年代开始应用于机床和 计算仪器，因其结构简单、计量精度高、寿命长等优点，在国内外受到重视和推广。近年来 更取得长足的发展，在精密立位、速度、长度、加速度、振动等方而得到广泛的应用。光电编码器按编码方式分为二类：增屋式与绝对式。1、增呈:式编码器特点：增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其汁数起点任意设定，可实现多圈无 限累加和测量。编码器轴转一圈会输出固左的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决泄。需要 提高分辩率时，可利用90度相位差的A、B两路信号进行倍频或更换高分辩率编码器。2、绝对式编码器特点：绝对式编码器有与位置相对应的代玛输出，通常为二进制码或BCD码。从代码数大

9、 小的变化可以判别正反方向和位移所处的位置，绝对零位代码还可以用于停电位垃记忆。绝 对式编码器的测量范围常规为0360度。速度计与长度计一般采用增量式编码器，以下就其参数范围作简要的介绍，供选型参 考。（1）光栅线数:常用线数30、60、100、120、200、250、256、300、360、400 480、500、512、600、700、800、 900、 907、 1000、 1024、 1200、1250、 1440 1500、 1800、 2000、 2048、2400、2500、2669、3000、3600、4000、4069、 4500、 5000、 5400（2）输出方式：常规有

10、五种输出方式：集电极开路输岀（通用型）互补输出电压输岀长线驱动器输出UVW输出（3）工作电压：常规有以下几种：5V、12V、24V. 5-24V （通用型）、5-30V（4）防护性能：常规为防油、防尘、抗震型。（5）弹性联接器：编码器轴与用户轴联接时，存在同轴误差，严重时将损坏编码器。 要求采用惮性联接器（编码器厂家提供选件）,解决偏心问题，一般可以做到允许扭矩1N.m, 不同轴度0.2mm，轴向偏角1.5度。弹性联轴器常用规格为：编码器端孔径（mm）用户端孔径（mm）04. 5. 06. t)8.010. 01504. 05. t)6. 06.35、08.015（6）安装使用及注意事项:编码

11、器属于高精密仪器，安装时不得敲击和碰撞。轴端联接避免钢性联接，而应采用 弹性联轴器、尼龙齿轮或同步带联接传动。使用转速不要超过标称转速，否则会影响电气信 号。光电编码器的简单认识光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量 的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器的工作原理如图所示，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，码盘上有 之相标志，每转一圈输岀一个脉冲。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差909 的两路脉冲信号，如

12、图所示。njTrLrLrLrunLrLRr B LTLrLrLrLrLrLrLTLr图3 光电编码器工作原理图及输出波形根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信 号输岀形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。1、增量式编码器是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90S从而可方便地判断岀旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点左 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。英缺点是无法输出轴转动的绝对位置信总。2、绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方

13、式进行光电转换的。绝 对式编码器与增疑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。编码的设讣可采用二进制码、循环码、 二进制补码等。它的特点是：（1）可以直接读岀角度坐标的绝对值：（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，它输岀两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信 息功能；另一组则完全同增戢式编码器的输出信息。光电编码器是一种角度（角速度）检测装宜，它将输入给轴的角度量，利用光电转换 原理转换

14、成相应的电脉冲或数字呈:，具有体积小，精度高，工作可靠,接口数字化等优点。 它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度 的装巻和设备中。增量型和绝对值旋转编码器一、增量型旋转编码器轴的每转动一周，增量型编码器提供一立数量的脉冲。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A、B之间相差为900.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左位控制：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（Z）。二、增疑型绝对值旋转编码器绝对值编码器为每一个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值。特别是在定位控制 应用中，绝对值编码器减轻了电子接收设备的计算任务，从而省去了复杂的和昂贵的输入装 置：而且，当机器合上电源或电源故障后再接通电源，不需要回到位宜参考点，就可利用当 前的位置值。单圈绝对值编码器把轴细分成规泄数量的测量步，最大的分辨率为13位，这就意味