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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 編碼器

旋轉編碼器應用注意事項

發布日期：2022-10-09 點擊率：75

    ．※ 有網友問：增量旋轉編碼器選型有哪些注意事項？
應注意三方面的參數：
1．械安裝尺寸，包括定位止口，軸徑，安裝孔位；電纜出線方式；安裝空間體積；工作環境防護等級是否滿足要求。
2．分辨率，即編碼器工作時每圈輸出的脈沖數，是否滿足設計使用精度要求。
3．電氣接口，編碼器輸出方式常見有推拉輸出（F型HTL格式），電壓輸出（E），集電極開路（C，常見C為NPN型管輸出，C2為PNP型管輸出），長線驅動器輸出。其輸出方式應和其控制系統的接口電路相匹配。
■二．※ 有網友問：請教如何使用增量編碼器？
　　 1，增量型旋轉編碼器有分辨率的差異，使用每圈產生的脈沖數來計量，數目從6到5400或更高，脈沖數越多，分辨率越高；這是選型的重要依據之一。
　　 2，增量型編碼器通常有三路信號輸出（差分有六路信號）：A,B和Z，一般采用TTL電平，A脈沖在前，B脈沖在后，A,B脈沖相差90度，每圈發出一個Z脈沖，可作為參考機械零位。一般利用A超前B或B超前A進行判向，我公司增量型編碼器定義為軸端看編碼器順時針旋轉為正轉，A超前B為90°，反之逆時針旋轉為反轉B超前A為90°。也有不相同的，要看產品說明。
　　 3，使用PLC采集數據，可選用高速計數模塊；使用工控機采集數據，可選用高速計數板卡；使用單片機采集數據，建議選用帶光電耦合器的輸入端口。
　　 4，建議B脈沖做順向（前向）脈沖，A脈沖做逆向（后向）脈沖，Z原點零位脈沖。
　　 5，在電子裝置中設立計數棧。
■三．※ 關于戶外使用或惡劣環境下使用
　　有網友來email問，他的設備在野外使用，現場環境臟，而且怕撞壞編碼器。
　　我公司有鋁合金（特殊要求可做不銹鋼材質）密封保護外殼，雙重軸承重載型編碼器，放在戶外不怕臟，鋼廠、重型設備里都可以用。
不過如果編碼器安裝部分有空間，我還是建議在編碼器外部再加裝一防護殼，以加強對其進行保護，必竟編碼器屬精密元件，一臺編碼器和一個防護殼的價值比較還是有一定差距的。
■四．※ 從接近開關、光電開關到旋轉編碼器：
　　工業控制中的定位，接近開關、光電開關的應用已經相當成熟了，而且很好用。可是，隨著工控的不斷發展，又有了新的要求，這樣，選用旋轉編碼器的應用優點就突出了：
　　信息化：除了定位，控制室還可知道其具體位置；
　　柔性化：定位可以在控制室柔性調整；
　　現場安裝的方便和安全、長壽：拳頭大小的一個旋轉編碼器，可以測量從幾個μ到幾十、幾百米的距離，n個工位，只要解決一個旋轉編碼器的安全安裝問題，可以避免諸多接近開關、光電開關在現場機械安裝麻煩，容易被撞壞和遭高溫、水氣困擾等問題。由于是光電碼盤，無機械損耗，只要安裝位置準確，其使用壽命往往很長。
　　多功能化：除了定位，還可以遠傳當前位置，換算運動速度，對于變頻器，步進電機等的應用尤為重要。
　　經濟化：對于多個控制工位，只需一個旋轉編碼器的成本，以及更主要的安裝、維護、損耗成本降低，使用壽命增長，其經濟化逐漸突顯出來。
　　如上所述優點，旋轉編碼器已經越來越廣泛地被應用于各種工控場合。
■五. ※  關于電源供應及編碼器和PLC連接：
　　一般編碼器的工作電源有三種：5Vdc、5-13 Vdc或11-26Vdc。如果你買的編碼器用的是11-26Vdc的，就可以用PLC的24V電源，需注意的是：
　　1．編碼器的耗電流，在PLC的電源功率范圍內。
　　2．編碼器如是并行輸出，連接PLC的I/O點，需了解編碼器的信號電平是推拉式（或稱推挽式）輸出還是集電極開路輸出，如是集電極開路輸出的，有N型和P型兩種，需與PLC的I/O極性相同。如是推拉式輸出則連接沒有什么問題。
　　3．編碼器如是驅動器輸出，一般信號電平是5V的，連接的時候要小心，不要讓24V的電源電平串入5V的信號接線中去而損壞編碼器的信號端。（我公司也可以做寬電壓驅動器輸出（5-30 Vdc），有此要求定貨時要注明）
■六. ※在很多的情況之下是編碼器并沒有壞，而只是干擾的原因，造成波型不好，導致計數不準。請教如何進行判斷？謝謝！
編碼器屬精密元件，這主要因為編碼器周圍干擾比較嚴重，比如：是否有大型電動機、電焊機頻繁起動造成干擾，是否和動力線同一管道傳輸等。　　
　　選擇什么樣的輸出對抗干擾也很重要，一般輸出帶反向信號的抗干擾要好一些，即A+~A-,B+~B-,Z+~Z-，其特征是加上電源8根線，而不是5根線(共零)。帶反向信號的在電纜中的傳輸是對稱的，受干擾小，在接受設備中也可以再增加判斷（例如接受設備的信號利用A、B信號90°相位差，讀到電平10、11、01、00四種狀態時，計為一有效脈沖，此方案可有效提高系統抗干擾性能（計數準確））。
　　就是編碼器也有好壞，其碼盤電子芯片內部電路信號輸出的差別很大，要不然怎么一個1000線的增量型編碼器會從300多元到3000多元差別那么大呢?
①排除(搬離、關閉、隔離)干擾源，②判斷是否為機械間隙累計誤差，③判斷是否為控制系統和編碼器的電路接口不匹配（編碼器選型錯誤）；①②③方法償試后故障現象排除，則可初步判斷，若未排除須進一步分析。
判斷是否為編碼器自身故障的簡單方法是排除法。現在我公司編碼器已大規模生產，技術生產已成熟運用，產品故障率控制在千分之幾。排除法的具體方法是：用一臺相同型號的編碼器替換上去，如果故障現象相同，可基本排除是編碼器故障問題，因為兩臺編碼器同時有故障的小概率事件發生可能很小，可以看作為0。假如換一臺相同型號編碼器上去，故障現象立刻排除，則可基本判定是編碼器故障。
■七. ※請教一下，何為長線驅動？普通型編碼器能否遠距離傳送？
答：長線驅動也稱差分長線驅動，5V，TTL的正負波形對稱形式，由于其正負電流方向相反，對外電磁場抵消，故抗干擾能力較強。
普通型編碼器一般傳輸距離是100米，如果是24V HTL型且有對稱負信號的，傳輸距離300-400米。
■八. ※有網友問：能否簡單介紹旋轉編碼器檢測直線位移的方法？
　　答：1，使用“彈性連軸器”將旋轉編碼器與驅動直線位移的動力裝置的主軸直接聯軸。
　　 2，使用小型齒輪（直齒，傘齒或蝸輪蝸桿）箱與動力裝置聯軸。
　　 3，使用在直齒條上轉動的齒輪來傳遞直線位移信息。
　　 4，在傳動鏈條的鏈輪上獲得直線位移信息。
5，在同步帶輪的同步帶上獲得直線位移信息。
　　 6，使用安裝有磁性滾輪的旋轉編碼器在直線位移的平整鋼鐵材料表面獲得位移信息（避免滑差）。
　　 7，使用類似“鋼皮尺”的“可回縮鋼絲總成”連接旋轉編碼器來探測直線位移信息（數據處理中須克服疊層卷繞誤差）。
　　 8，類似7，使用帶小型力矩電機的“可回縮鋼絲總成”連接旋轉編碼器來探測直線位移信息（目前德國有類似產品，結構復雜，幾乎無疊層卷繞誤差）。
■九. ※  求教：增量光柵Z信號可否作零點？圓光柵編碼器如何選用？
無論直線光柵還是軸編碼器其Z信號的均可達到同AB信號相同的精確度，只不過軸編碼器是一圈一個，而直線光柵是每隔一定距離一個，用這個信號可達到很高的重復精度。可先用普通的接近開關初定位，然后找最為接近的Z信號(每次同方向找)，裝的時候不要望忘了將其相位調的和光柵相位一致，否則不準。
根據你的細分精度要求和分辯率要求選用。精度高自然要選用每周線紋高的，精度不高，就沒必要選用高線紋數的圓光柵編碼器了。
■十. ※請教兩個問題：增量型編碼器和絕對型編碼器有何區別？做一個伺服系統時怎么選擇呢？
常用的為增量型編碼器，如果對位置、零位有嚴格要求用絕對型編碼器。伺服系統要具體分析，看應用場合。
測速度用常用增量型編碼器，可無限累加測量；測位置用絕對型編碼器，位置唯一性（單圈或多圈），最終看應用場合，看要實現的目的和要求。
■十一. ※絕對型旋轉編碼器選型注意事項，旋轉編碼器和接近開關、光電開關優勢比較：
絕對編碼器單圈從經濟型8位到高精度17位，價格可以從幾百元到1萬多不等；　　
　　絕對編碼器多圈大部分用25位，輸出有SSI，總線Profibus-DP,Can L2,Interbus,DeviceNet,價格也可以從3千多到1萬多不等。
    旋轉光電編碼器測量角度和長度，已是很成熟的技術了，現今再用上高精度大量程的絕對型編碼器，大大提高了測量精度和可靠性，而且經濟實用。就目前來看，其仍然是測量長度的最多選擇。
■十二. ※從增量式編碼器到絕對式編碼器
　　旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈沖，通過計數設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電后，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產結果出現后才能知道。
　　解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，將參考位置修正進計數設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。
　　比如，打印機掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點，然后才工作。
　　這樣的方法對有些工控項目比較麻煩，甚至不允許開機找零（開機后就要知道準確位置），于是就有了絕對編碼器的出現。
　　絕對編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。。。。。。編排，這樣，在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器

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