德國(guó)庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速并配合PWM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出。分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。
德國(guó)庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理：
由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán)，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度），將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。
編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤(pán)是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤(pán)直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。
分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱(chēng)為分辨率，也稱(chēng)解析分度、或直接稱(chēng)多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。
德國(guó)庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器的常用術(shù)語(yǔ)：
輸出脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)
旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)一圈所輸出的脈沖數(shù)發(fā)，對(duì)于光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器，通常與旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部的光柵的槽數(shù)相同（也可在電路上使輸出脈沖數(shù)增加到槽數(shù)的2倍4倍）。
分辨率
分辨率表示旋轉(zhuǎn)編碼器的主軸旋轉(zhuǎn)一周，讀出位置數(shù)據(jù)的zui大等分?jǐn)?shù)。值型不以脈沖形式輸出，而以代碼形式表示當(dāng)前主軸位置（角度）。與增量型不同，相當(dāng)于增量型的“輸出脈沖/轉(zhuǎn)” 。
光柵
光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器，其光柵有金屬和玻璃兩種。如是金屬制的，開(kāi)有通光孔槽；如是玻璃制的，是在玻璃表面涂了一層遮光膜，在此上面沒(méi)有透明線條（槽）。槽數(shù)少的場(chǎng)合，可在金屬圓盤(pán)上用沖床加工或腐蝕法開(kāi)槽。在耐沖擊型編碼器上使用了金屬的光柵，它與金屬制的光柵相比不耐沖擊，因此在使用上請(qǐng)注意，不要將沖擊直接施加于編碼器上。
zui大響應(yīng)頻率是在1秒內(nèi)能響應(yīng)的zui大脈沖數(shù)（例：zui大響應(yīng)頻率為2KHz，即1秒內(nèi)可響應(yīng)2000個(gè)脈沖）
公式如下：
zui大響應(yīng)轉(zhuǎn)速（rpm）/60×（脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)）=輸出頻率Hz
zui大響應(yīng)轉(zhuǎn)速是可響應(yīng)的zui高轉(zhuǎn)速，在此轉(zhuǎn)速下發(fā)生的脈沖可響應(yīng)公式如下：
zui大響應(yīng)頻率（Hz）/ （脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)）×60=軸的轉(zhuǎn)速rpm
輸出波形輸出脈沖（信號(hào)）的波形。
輸出信號(hào)相位差
二相輸出時(shí)，二個(gè)輸出脈沖波形的相對(duì)的的時(shí)間差。
輸出電壓
指輸出脈沖的電壓。輸出電壓會(huì)因輸出電流的變化而有所變化。各系列的輸出電壓請(qǐng)參照輸出電流特性圖
起動(dòng)轉(zhuǎn)矩
使處于靜止?fàn)顟B(tài)的編碼器軸旋轉(zhuǎn)必要的力矩。一般情況下運(yùn)轉(zhuǎn)中的力矩要比起動(dòng)力矩小。
軸允許負(fù)荷
表示可加在軸上的zui大負(fù)荷，有徑向和軸向負(fù)荷兩種。徑向負(fù)荷對(duì)于軸來(lái)說(shuō)，是垂直方向的，受力與偏心偏角等有關(guān)；軸向負(fù)荷對(duì)軸來(lái)說(shuō)，是水平方向的，受力與推拉軸的力有關(guān)。這兩個(gè)力的大小影響軸的機(jī)械壽命
軸慣性力矩
該值表示旋轉(zhuǎn)軸的慣量和對(duì)轉(zhuǎn)速變化的阻力
轉(zhuǎn)速
該速度指示編碼器的機(jī)械載荷限制。如果超出該限制，將對(duì)軸承使用壽命產(chǎn)生負(fù)面影響，另外信號(hào)也可能中斷。
格雷碼
格雷碼是數(shù)據(jù)，因?yàn)槭菃卧嚯x和循環(huán)碼，所以很安全。每步只有一位變化。數(shù)據(jù)處理時(shí)，格雷碼須轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制碼。
工作電流
指通道允許的負(fù)載電流。
工作溫度
參數(shù)表中提到的數(shù)據(jù)和公差，在此溫度范圍內(nèi)是保證的。如果稍高或稍低，編碼器不會(huì)損壞。當(dāng)恢復(fù)工作溫度又能達(dá)到技術(shù)規(guī)范
工作電壓
編碼器的供電電壓
德國(guó)庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號(hào)及信號(hào)序列：
一般編碼器輸出信號(hào)除A、B兩相（A、B兩通道的信號(hào)序列相位差為90度）外，每轉(zhuǎn)一圈還輸出一個(gè)零位脈沖Z。
當(dāng)主軸以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，按下圖輸出脈沖，A通道信號(hào)位于B通道之前；當(dāng)主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，A通道信號(hào)則位于B通道之后。從而由此判斷主軸是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。
正弦輸出編碼器輸出的差分信號(hào)如下圖所示：
零位信號(hào)
編碼器每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)一個(gè)脈沖，稱(chēng)之為零位脈沖或標(biāo)識(shí)脈沖，零位脈沖用于決定零位置或標(biāo)識(shí)位置。要準(zhǔn)確測(cè)量零位脈沖，不論旋轉(zhuǎn)方向，零位脈沖均被作為兩個(gè)通道的高位組合輸出。由于通道之間的相位差的存在，零位脈沖僅為脈沖長(zhǎng)度的一半。
預(yù)警信號(hào)
有的編碼器還有報(bào)警信號(hào)輸出，可以對(duì)電源故障，發(fā)光二極管故障進(jìn)行報(bào)警，以便用戶(hù)及時(shí)更換編碼器。
NPN/PNP開(kāi)路集電極輸出（NPN/PNP Open Collector)
zui基本的輸出方式，抗干擾能力差，輸出有效距離短。在旋轉(zhuǎn)編碼器中用于增量型編碼器輸出，現(xiàn)已較少使用。
傳輸介質(zhì)：所有導(dǎo)線，光纖，無(wú)線電
高頻特性：佳
右圖為NPN開(kāi)路集電集輸出。
線驅(qū)動(dòng)（TTL/RS422）對(duì)稱(chēng)的正負(fù)信號(hào)輸出，抗干擾能力強(qiáng)，zui大傳輸距離1000m.
傳輸介質(zhì)：雙絞線
高頻特性：佳
在旋轉(zhuǎn)編碼器乃至現(xiàn)今工業(yè)控制系統(tǒng)作為電氣連接接口使用非常普遍。
推挽輸出（Push-Pull)
組合了PNP和NPN兩種輸出，對(duì)稱(chēng)的正負(fù)信號(hào)輸出，可以方便地駁接單端接收，抗干擾能力強(qiáng)，（差分接收）；zui大傳輸距離100m。
傳輸介質(zhì)：雙絞線（差分接收）；所有導(dǎo)線，光纖，無(wú)線電（單端接收）。
高頻特性：好
其它
其它的接口方式還有RS232（C），RS485以及編碼器常用的SSI，各種現(xiàn)場(chǎng)總路線（如Profibus,Devicenet,CANopen等）。
德國(guó)庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器的接線方法：
旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置，它將被測(cè)的角位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（高速脈沖信號(hào)）。編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分，有增量型編碼器，型編碼器。我們通常用的是增量型編碼器，可將旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖信號(hào)直接輸入給PLC，利用PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)其脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以獲得測(cè)量結(jié)果。不同型號(hào)的旋轉(zhuǎn)編碼器，其輸出脈沖的相數(shù)也不同，有的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B、Z三相脈沖，有的只有A、B相兩相，zui簡(jiǎn)單的只有A相。
編碼器有5條引線，其中3條是脈沖輸出線，1條是COM端線，1條是電源線（OC門(mén)輸出型）。編碼器的電源可以是外接電源，也可直接使用PLC的DC24V電源。電源“-”端要與編碼器的COM端連接，“+ ”與編碼器的電源端連接。編碼器的COM端與PLC輸入COM端連接，A、B、Z兩相脈沖輸出線直接與PLC的輸入端連接，A、B為相差90度的脈沖，Z相信號(hào)在編碼器旋轉(zhuǎn)一圈只有一個(gè)脈沖，通常用來(lái)做零點(diǎn)的依據(jù)，連接時(shí)要注意PLC輸入的響應(yīng)時(shí)間。旋轉(zhuǎn)編碼器還有一條屏蔽線，使用時(shí)要將屏蔽線接地，提高抗干擾性。
編碼器-----------PLC
A-----------------X0
B-----------------X1
Z------------------X2
+24V------------+24V
COM------------- -24V-----------COM
德國(guó)庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器的常見(jiàn)故障：
1、編碼器本身故障：是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障，導(dǎo)致其不能產(chǎn)生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內(nèi)部器件。
2、編碼器連接電纜故障：這種故障出現(xiàn)的幾率 zui高，維修中經(jīng)常遇到，應(yīng)是優(yōu)先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良，這時(shí)需更換電纜或接頭。還應(yīng)特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松動(dòng)引起開(kāi)焊或斷路，這時(shí)需卡緊電纜。
3、編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過(guò)低， 通常不能低于4.75V，造成過(guò)低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗，這時(shí)需檢修電源或更換電纜。
4、式編碼器電池電壓下降：這種故障通常有含義明確的報(bào)警，這時(shí)需更換電池，如果參考點(diǎn)位置記憶丟失，還須執(zhí)行重回參考點(diǎn)操作。
5、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落：這會(huì)引入干擾信號(hào)，使波形不穩(wěn)定，影響通信的準(zhǔn)確性，必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。
6、編碼器安裝松動(dòng)：這種故障會(huì)影響位置控制 精度，造成停止和移動(dòng)中位置偏差量超差，甚至剛一開(kāi)機(jī)即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過(guò)載報(bào)警，請(qǐng)?zhí)貏e注意。
7、光柵污染 這會(huì)使信號(hào)輸出幅度下降，必須用脫脂棉沾*輕輕擦除油污。 |
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