联轴器使用及选用指南技术资料

旋转编码器工作原理旋转编码器简介
　　旋转编码器在工厂自动化(FA)上的应用已经有相当长一段时间了，最具代表性的是在工业机器人；机器人机械臂有二轴的，也有多轴的，但是驱动机械臂动作的都是马达在机械人的构造中，所有机械臂动作的动能来源是马达。大部份的FA及OA设备的主要动能来源也是马达；并且马达受到不同指令形式地控制。对马达运行的控制方式有只在某一段时间内以一定的速度运行，也有复杂而不规则的运行，还有多轴同时运行等，这样形成了机械设备各式各样的运行状态。
　　对马达的控制通常是速度控制和位移量(选转量)控制，控制方式是随着马达的种类不尽相同。例如步进电机的移动控制，在开环控制状态下，其转动角度(圈数)是随控制脉冲数而同步变化，除非失步等特别的情况，否则应该可以严格同步移动。除步进电机外，其他电机的旋转量检测，如果没有信号反馈要达到精密控制是非常困难的。总之，电机转速的快慢控制，如能以控制量表示，并反馈至控制电路，使电机维持在一定的速度，或停止在一定的位置。一般而言，此旋转反馈量由旋转编码器来检测。

光电编码器原理
　　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电脉冲或电子数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测等装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上均匀地开设扇形透光通道。
　　由于光电编码器与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同步旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算在一定时间内的输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，编码器还可提供电气相位相差90度的脉冲信号。

增量式编码器
　　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90度Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。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。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

实心轴编码器类安装注意事项
　　• 编码器轴与用户端输出轴之间采用弹性软连接，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。
　　• 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。

编码器使用注意事项
　　• 编码器属精密传感器。当受到较大冲击时，可能造成内部损坏。因此编码器不能跌落，锤击或过量碰撞。
　　• 不要在带电的情况下连接或拆装信号电缆，以免造成短路，损坏编码器和系统。
　　• 不要用兆欧表测试编码器，以免造成损坏。
　　• 不要自行拆卸编码器，以免造成损坏。
　　• 错误的配线将损坏内部电路，配线后请务必仔细确认。

空心轴类安装注意事项
　　• 要避免与编码器刚性连接，应采用由编码器厂商提供或指定的弹性连接板。
　　• 安装时编码器应轻轻推入被套轴，严禁用锤敲击，以免损坏轴系和码盘。
　　• 长期使用时，应检查板弹簧相对编码器是否松动；紧定编码器的螺钉是否松动。

电气方面
　　• 接地线应尽量粗，一般应大于Φ3。
　　• 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。
　　• 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，选用输出阻抗低，抗干扰能力强的输出方式。避免在强电磁波环境中使用。
　　• 长线输出在需要长线传输信号的场合，应采用导线电阻；电容低；抗干扰强的电缆。以减低线电阻，线电容引起的波形失真和抵抗环境干扰。并选用对偶推拉型(F)或线驱动型(LY)输出的编码器，传输线超过20米时应采用双校屏蔽电缆线。
　　• 编码器电缆不得与动力电缆配制在同一管道内，且走线方向尽量避免与动力线平行，编码器的插座的接地屏蔽端已在内部与编码器外壳连接。
　　• 订购增量式编码器时，请详细注明所选的型号、每转输出脉冲数、电源电压、出线方式、信号输出方式，并注意所选型号的机械安装尺寸是否能满足您的要求。

环境要求
　　• 编码器是精密仪器，使用时要注意周围无振动源和电磁干扰源。
　　• 使用时注意编码器的防护等级，不是防漏结构的产品，使用或保存时，不要溅到水，油等，必要时要对编码器加装防护罩。
　　• 注意实际使用环境温度和湿度是否在编码器使用要求的范围之内。
编码器科技名词定义
中文名称：编码器 英文名称：coder;encoder 定义：一种按照给定的代码产生信息表达形式的器件。 所属学科：通信科技（一级学科）；通信原理与基本技术（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
百科名片
编码器编码器（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，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一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"1”还是"0”，通过"1”和“0”的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。

目录

定义
分类增量式
绝对式
编码器的优点信息化
柔性化
多功能化
经济化
绝对式编码器
安装使用
光学编码器功能特点
编码器工作原理
信号输出
定义
　　利用电磁感应原理将两个平面型绕组之间的相对位移转换成电信号的测量元件，用于长度测量工具。可咨询：宁波高新区镜博士科技有限公司 周刚 感应同步器（俗称编码器、光栅尺）分为直线式和旋转式两类。前者由定尺和滑尺组成，用于直线位移测量；后者由定子和转子组成，用于角位移测量。1957年美国的R.W.特利普等在美国取得感应同步器的专利，原名是位置测量变压器，感应同步器是它的商品名称，初期用于雷达天线的定位和自动跟踪、导弹的导向等。在机械制造中，感应同步器常用于数字控制机床、加工中心等的定位反馈系统中和坐标测量机、镗床等的测量数字显示系统中。它对环境条件要求较低，能在有少量粉尘、油雾的环境下正常工作。　定尺上的连续绕组的周期为2毫米。滑尺上有两个绕组，其周期与定尺上的相同，但相互错开1/4周期 (电相位差90°)。感应同步器的工作方式有鉴相型和鉴幅型的两种。前者是把两个相位差90°、频率和幅值相同的交流电压U1 和U2分别输入滑尺上的两个绕组，按照电磁感应原理，定尺上的绕组会产生感应电势U。如滑尺相对定尺移动，则U的相位相应变化，经放大后与 U1和U2比相、细分、计数，即可得出滑尺的位移量。在鉴幅型中，输入滑尺绕组的是频率、相位相同而幅值不同的交流电压，根据输入和输出电压的幅值变化，也可得出滑尺的位移量。由感应同步器和放大、整形、比相、细分、计数、显示等电子部分组成的系统称为感应同步器测量系统。它的测长精确度可达3微米/1000毫米，测角精度可达1″/360°。
分类
　　按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。
增量式
　　增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。
绝对式
　　绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，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。（REP）
编码器的优点
　　从接近开关、光电开关到旋转编码器 　　工业控制中的定位，接近开关、光电开关的应用已经相当成熟了，而且很好用。可是，随着工控的不断发展，又有了新的要求，这样，选用旋转编码器的应用优点就突出了：
信息化
　　除了定位，控制室还可知道其具体位置；编码器
柔性化
　　定位可以在控制室柔性调整； 　　现场安装的方便和安全、长寿：拳头大小的一个旋转编码器，可以测量从几个μ到几十几百米的距离，n个工位，只要解决一个旋转编码器的安全安装问题，可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦，容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，其使用寿命往往很长。
多功能化
　　除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，对于变频器，步进电机等的应用尤为重要。
经济化
　　对于多个控制工位，只需一个旋转编码器的成本，以及更主要的安装、维护、损耗成本降低，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。 　　如上所述优点，旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合。
绝对式编码器
　　旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，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置。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，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。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，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。 　　这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了绝对编码器的出现。 　　绝对型旋转光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。 　　绝对编码器光码盘上有许多道刻线，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。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、德国hubner编码器
干扰的影响。 　　绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，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。 　　由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，绝对编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或总线型输出，德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI（同步串行输出）。 　　从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器　旋转单圈绝对式编码器，以转动中测量光码盘各道刻线，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，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对式编码器。 　　如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对式编码器。　 　　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。 　　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。 　　多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。
安装使用
　　绝对型旋转编码器的机械安装使用： 　　绝对型旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速端安装、辅助机械装置安装等多种形式。 　　高速端安装：安装于动力马达转轴端（或齿轮连接），此方法优点是分辨率高，由于多圈编码器有４０９６圈，马达转动圈数在此量程范围内，可充分用足量程而提高分辨率，缺点是运动物体通过减速齿轮后，来回程有齿轮间隙误差，一般用于单向高精度控制定位，例如轧钢的辊缝控制。另外编码器直接安装于高速端，马达抖动须较小，不然易损坏编码器。 　　低速端安装：安装于减速齿轮后，如卷扬钢丝绳卷筒的轴端或最后一节减速齿轮轴端，此方法已无齿轮来回程间隙，测量较直接，精度较高，此方法一般测量长距离定位，例如各种提升设备，送料小车定位等。 　　辅助机械安装： 　　常用的有齿轮齿条、链条皮带、摩擦转轮、收绳机械等。
光学编码器功能特点
　　? 采用光电感应技术 　　? 表面贴装无引脚封装 　　? 提供两通道数字信号输出 　　? 计数频率：0~100 KHz 　　? 电源电压DC5.0V、5~12V、12~24V 　　? 工作温度：-10到70℃ 　　? 编码分辨率：180 LPI美国avtron编码器
? 符合RoHS环保标准要求 　　工作原理 　　绝对脉冲编码器:APC 　　增量脉冲编码器:SPC 　　两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件. 　　旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。 　　增量型编码器与绝对型编码器的区分 　　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)
编码器工作原理
　　工作原理 　　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，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。 　　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。德国siko编码器
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。 　　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。
信号输出
　　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。 　　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。 　　如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。 　　A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。 　　A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。 　　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。 　　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。 　　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。