分享亨氏樂旋轉編碼器的一些干貨

        旋轉編碼器是集光機電技術于一體的速度位移傳感器。當旋轉編碼器軸帶動光柵盤旋轉時，經發光元件發出的光被光柵盤狹縫切割成斷續光線，并被接收元件接收產生初始信號。該信號經后繼電路處理后，輸出脈沖或代碼信號。其特點是體積小，重量輕，品種多，功能全，頻響高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能穩定，可靠使用壽命長等特點。

1、增量式編碼器

        增量式編碼器軸旋轉時，有相應的相位輸出。其旋轉方向的判別和脈沖數量的增減，需借助后部的判向電路和計數器來實現。其計數起點可任意設定，并可實現多圈的無限累加和測量。還可以把每轉發出一個脈沖的Z信號，作為參考機械零位。當脈沖已固定，而需要提高分辨率時，可利用帶90度相位差A，B的兩路信號，對原脈沖數進行倍頻。

2、值編碼器

        值編碼器軸旋轉器時，有與位置一一對應的代碼（二進制，BCD碼等）輸出，從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置，而無需判向電路。它有一個零位代碼，當停電或關機后再開機重新測量時，仍可準確地讀出停電或關機位置地代碼，并準確地找到零位代碼。一般情況下值編碼器的測量范圍為0～360度，但特殊型號也可實現多圈測量。

3、正弦波編碼器

        正弦波編碼器也屬于增量式編碼器，主要的區別在于輸出信號是正弦波模擬量信號，而不是數字量信號。它的出現主要是為了滿足電氣領域的需要－用作電動機的反饋檢測元件。在與其它系統相比的基礎上，人們需要提高動態特性時可以采用這種編碼器。
        為了保證良好的電機控制性能，編碼器的反饋信號必須能夠提供大量的脈沖，尤其是在轉速很低的時候，采用傳統的增量式編碼器產生大量的脈沖，從許多方面來看都有問題，當電機高速旋轉（6000rpm）時，傳輸和處理數字信號是困難的。在這種情況下，處理給伺服電機的信號所需帶寬（例如編碼器每轉脈沖為10000）將很容易地超過MHz門限；而另一方面采用模擬信號大大減少了上述麻煩，并有能力模擬編碼器的大量脈沖。這要感謝正弦和余弦信號的內插法，它為旋轉角度提供了計算方法。這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加，例如可從每轉1024個正弦波編碼器中，獲得每轉超過1000，000個脈沖。接受此信號所需的帶寬只要稍許大于100KHz即已足夠。內插倍頻需由二次系統完成。

二、輸出信號

1、信號序列

        一般編碼器輸出信號除A、B兩相（A、B兩通道的信號序列相位差為90度）外，每轉一圈還輸出一個零位脈沖Z。。
        當主軸以順時針方向旋轉時，按下圖輸出脈沖，A通道信號位于B通道之前；當主軸逆時針旋轉時，A通道信號則位于B通道之后。從而由此判斷主軸是正轉還是反轉。

正弦輸出編碼器輸出的差分信號如下圖所示：

2、零位信號

        編碼器每旋轉一周發一個脈沖，稱之為零位脈沖或標識脈沖，零位脈沖用于決定零位置或標識位置。要準確測量零位脈沖，不論旋轉方向，零位脈沖均被作為兩個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度的一半。

3、預警信號

        有的編碼器還有報警信號輸出，可以對電源故障，發光二極管故障進行報警，以便用戶及時更換編碼器。

三、輸出電路

1、NPN電壓輸出和NPN集電極開路輸出線路

        此線路僅有一個NPN型晶體管和一個上拉電阻組成，因此當晶體管處于靜態時，輸出電壓是電源電壓，它在電路上類似于TTL邏輯，因而可以與之兼容。在有輸出時，晶體管飽和，輸出轉為0VDC的低電平，反之由零跳向正電壓。
        隨著電纜長度、傳遞的脈沖頻率、及負載的增加，這種線路形式所受的影響隨之增加。因此要達到理想的使用效果，應該對這些影響加以考慮。集電極開路的線路取消了上拉電阻。這種方式晶體管的集電極與編碼器電源的反饋線是互不相干的，因而可以獲得與編碼器電壓不同的電流輸出信號。

2、PNP和PNP集電極開路線路

    該線路與NPN線路是相同，主要的差別是晶體管，它是PNP型，其發射*制接到正電壓，如果有電阻的話，電阻是下拉型的，連接到輸出與零伏之間。

3、推挽式線路

　　這種線路用于提高線路的性能，使之高于前述各種線路。事實上，NPN電壓輸出線路的主要局限性是因為它們使用了電阻，在晶體管關閉時表現出比晶體管高得多的阻抗，為克服些這缺點，在推挽式線路中額外接入了另一個晶體管，這樣無論是正方向還是零方向變換，輸出都是低阻抗。推挽式線路提高了頻率與特性，有利于更長的線路數據傳輸，即使是高速率時也是如此。信號飽和的電平仍然保持較低，但與上述的邏輯相比，有時較高。任何情況下推挽式線路也都可應用于NPN或PNP線路的接收器。

4、長線驅動器線路

        當運行環境需要隨電氣干擾或編碼器與接收系統之間存在很長的距離時，可采用長線驅動器線路。數據的發送和接收在兩個互補的通道中進行，所以干擾受到抑制（干擾是由電纜或相鄰設備引起的）。這種干擾可看成“共模干擾”。此外，總線驅動器的發送和接收都是以差動方式進行的，或者說互補的發送通道上是電壓的差。因此對共模干擾它不是第三者，這種傳送方式在采用DC5V系統時可認為與RS422兼容；在特殊芯片時，電源可達DC24V，可以在惡劣的條件（電纜長，干擾強烈等）下使用。

亨氏樂旋轉編碼器是用來測量轉速并配合PWM技術可以實現快速調速的裝置，光電式旋轉編碼器通過光電轉換，可將輸出軸的角位移、角速度等機械量轉換成相應的電脈沖以數字量輸出（REP）。

分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術參數主要有每轉脈沖數（幾十個到幾千個都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉速，還可以判斷旋轉的方向。

簡介編輯

按信號的輸出類型分為：電壓輸出、集電極開路輸出、推拉互補輸出和長線驅動輸出

形式分類編輯

有軸型：有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。

軸套型：軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。

以編碼器工作原理可分為：光電式、磁電式和觸點電刷式。

按碼盤的刻孔方式不同分類編碼器可分為增量式和式兩類。

增量式BEN編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。

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），于是就有了編碼器的出現。

型旋轉光電編碼器，因其每一個位置抗干擾、無需掉電記憶，已經越來越廣泛地應用于各種工業系統中的角度、長度測量和定位控制。

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1的2進制編碼（格雷碼），這就稱為n位編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

編碼器由機械位置決定的每個位置的唯1性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。

由于編碼器在定位方面明顯地優于增量式編碼器，已經越來越多地應用于工控定位中。型編碼器因其高精度，輸出位數較多，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號必須確保連接很好，對于較復雜工況還要隔離，連接電纜芯數多，由此帶來諸多不便和降低可靠性，因此，編碼器在多位數輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國生產的型編碼器串行輸出常用的是SSI（同步串行輸出）

工作原理

由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環形通、暗的刻線，有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。

編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩定性好，精度高，金屬碼盤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，其熱穩定性就要比玻璃的差一個數量級，塑料碼盤是經濟型的，其成本低，但精度、熱穩定性、壽命均要差一些。

分辨率—編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉分度5~10000線

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