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编码器知识
日期:2008-4-19 8:38:00 来源:本站整理  
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编码器如以信号原理来分,有增量型编码器,绝对型编码器。 增量型编码器(旋转型)  
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工作原理:   
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由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向
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,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。  
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由于A、B两相相差90度,可通过比较A相在前还是B相在前,以判别编码器的正转与反转,通过零位脉冲,可获得编码器的零位参考位。
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编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有一定的厚度,精度就有限制,其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济型的,其成本低,但精度、热稳定性、寿命均要差一些。  
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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5~10000线。 
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信号输出:   
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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。  
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信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机,PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分,开关频率有低有高。 
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如单相联接,用于单方向计数,单方向测速。  
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A.B两相联接,用于正反向计数、判断正反向和测速。  
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A、B、Z三相联接,用于带参考位修正的位置测量。  
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A、A-,B、B-,Z、Z-连接,由于带有对称负信号的连接,电流对于电缆贡献的电磁场为0,衰减最小,抗干扰最佳,可传输较远的距离。  
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对于TTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达150米。  
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对于HTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达300米。      
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增量式编码器的问题:
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增量型编码器存在零点累计误差,抗干扰较差,接收设备的停机需断电记忆,开机应找零或参考位等问题,这些问题如选用绝对型编码器可以解决。    
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增量型编码器的一般应用:
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测速,测转动方向,测移动角度、距离(相对)。  
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绝对型编码器(旋转型)      
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绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线,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n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。  
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绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的,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。     
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从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器
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旋转单圈绝对值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈绝对值编码器。  
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如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈绝对值编码器 
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编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆。  
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多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多, 这样在安装时不必要费劲找零点, 将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度
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   绝对值编码器的信号输出
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  绝对值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
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  1. 并行输出:
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    绝对值编码器输出的是多位数码(格雷码或纯二进制码),并行输出就是在接口上有多点高低电平输出,以代表数码的1或0,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,输出即时,连接简单。但是并行输出有如下问题:
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    1。必须是格雷码,因为如是纯二进制码,在数据刷新时可能有多位变化,读数会在短时间里造成错码。
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    2。所有接口必须确保连接好,因为如有个别连接不良点,该点电位始终是0,造成错码而无法判断。
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    3。传输距离不能远,一般在一两米,对于复杂环境,最好有隔离。
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        连接绝对编码器的电气二次设备:
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  连接绝对值编码器的设备可以是可编程控制器PLC、上位机,也可以是专用显示信号转换仪表,由仪表再输出信号给PLC或上位机。
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  1.直接进入PLC或上位机:
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  编码器如果是并行输出的,可以直接连接PLC或上位机的输入输出接点I/O,其信号数学格式应该是格雷码。编码器有多少位就要占用PLC的多少位接点,如果是24伏推挽式输出,高电平有效为1,低电平为0;如果是集电极开路NPN输出,则连接的接点也必须是NPN型的,其低电平有效,低电平为1。
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  2.编码器如果是串行输出的,由于通讯协议的限制,后接电气设备必须有对应的接口。
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  例如SSI串行,可连接西门子的S7-300系列的PLC,有SM338等专用模块,或S7-400的FM451等模块,对于其他品牌的PLC,往往没有专用模块或有模块也很贵。
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  3.编码器如是总线型输出,接受设备需配专用的总线模块,例如PROFIBUS-DP。
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  但是,如选择总线型输出编码器,在编码器与接收设备PLC中间,就无法加入其他显示仪表,如需现场显示,就要从PLC 再转出信号给与信号匹配的显示仪表。
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  有些协议自定义的RS485输出信号进PLC的RS485接口,需PLC具有智能编程功能。
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  4。GPMV0814、GPMV1016 三位一体型
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  GPMV0814绝对多圈编码器,其光电码盘读码解码、显示设定、信号转换三位一体,输出4—20mA 模拟量、并行数字量RS485通讯可同时输出,连接各类PLC和上位机。
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  一般的应用,可选同时两组输出型,一组信号连接PLC,另一组连接显示仪表,如需要增加开关输出,可从显示仪表设定输出。
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  5。SSI编码器连接专用显示转换仪表:
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  针对较多使用的SSI串行输出编码器,我公司提供专用的显示、信号转换仪表,由仪表进行内部解码、计算、显示、信号转换输出,再连接PLC或上位机。其优点如下:
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  a.现场可以有直观的显示,直接在仪表上设置参数。
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  b.专用程序读码解码、容错、内部计算,可以大大减少各个项目的编程工作量,提高稳定和可靠性。信号输出是由内部数字量直接计算,快速、准确。
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  c.信号输出有多种形式,灵活方便,后面可连接各种PLC或上位机,通用性强。
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  我公司各类连接SSI编码器的仪表一览表:
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  GP1312(C表、标准表) 16位并行码推挽式输出、4—20mA两路模拟量、8个预置位置开关、4位显示、非线性换算、面板置位等通用功能
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  GP1312/C2(C2表,双路纠偏表) 双吊点同步纠偏型 ,16位并行码推挽式选通输出,9个预置开关输出,含双路超偏纠偏信号, 两路4—20mA模拟量输出,其中一路为差值量输出。双4位显示、非线性换算、面板置位等通用功能

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