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德國力士樂REXROTH編碼器工作原理

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旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置。它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)（幾十個到幾千個都有），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)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。

增量型編碼器與絕對型編碼器的區(qū)分

編碼器如以信號原理來分，有增量型編碼器,絕對型編碼器。

增 量 型 編 碼 器 (旋轉(zhuǎn)型)

德國力士樂REXROTH編碼器工作原理工作原理:

由一個中心有軸的光電碼盤，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(qiáng)穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)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(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，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(wěn)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(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級，塑料碼盤是經(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為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。

信號輸出:

信號輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL、HTL）,集電極開路（PNP、NPN）,推拉式多種形式，其中TTL為長線差分驅(qū)動（對稱A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對應(yīng)。

信號連接—編碼器的脈沖信號一般連接計數(shù)器、PLC、計算機(jī)，PLC和計算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關(guān)頻率有低有高。

如單相聯(lián)接，用于單方向計數(shù)，單方向測速。

A.B兩相聯(lián)接，用于正反向計數(shù)、判斷正反向和測速。

A、B、Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測量。

A、A-，B、B-，Z、Z-連接，由于帶有對稱負(fù)信號的連接，電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。

對于TTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達(dá)150米。

對于HTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達(dá)300米。

編碼器的工作原理及作用：它是一種將旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字脈沖信號的旋轉(zhuǎn)式傳感器，這些脈沖能用來控制角位移，如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結(jié)合在一起，也可用于測量直線位移。

編碼器產(chǎn)生電信號后由數(shù)控制置CNC 、可編程邏輯控制器PLC 、控制系統(tǒng)等來處理。這些傳感器主要應(yīng)用在下列方面：機(jī)床、材料加工、電動機(jī)反饋系統(tǒng)以及測量和控制設(shè)備。在ELTRA 編碼器中角位移的轉(zhuǎn)換采用了光電掃描原理。讀數(shù)系統(tǒng)是基于徑向分度盤的旋轉(zhuǎn)，該分度由交替的透光窗口和不透光窗口構(gòu)成的。此系統(tǒng)全部用一個紅外光源垂直照射，這樣光就把盤子上的圖像投射到接收器表面上，該接收器覆蓋著一層光柵，稱為準(zhǔn)直儀，它具有和光盤相同的窗口。接收器的工作是感受光盤轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的光變化，然后將光變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電變化。一般地，旋轉(zhuǎn)編碼器也能得到一個速度信號，這個信號要反饋給變頻器，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出數(shù)據(jù)。故障現(xiàn)象： 1、 旋轉(zhuǎn)編碼器壞（無輸出）時，變頻器不能正常工作，變得運行速度很慢，而且一會兒變頻器保護(hù)，顯示“PG斷開"...聯(lián)合動作才能起作用。要使電信號上升到較高電平，并產(chǎn)生沒有任何干擾的方波脈沖，這就必須用電子電路來處理。編碼器pg 接線與參數(shù) 矢量變頻器與編碼器pg 之間的連接方式, 必須與編碼器pg 的型號相對應(yīng)。一般而言, 編碼器pg 型號分差動輸出、集電極開路輸出和推挽輸出三種, 其信號的傳遞方式必須考慮到變頻器pg 卡的接口, 因此選擇合適的pg 卡型號或者設(shè)置合理.

編碼器一般分為增量型與絕對型，它們存著最大的區(qū)別：在增量編碼器的情況下，位置是從零位標(biāo)記開始計算的脈沖數(shù)量確定的，而絕對型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。在一圈里，每個位置的輸出代碼的讀數(shù)是一的； 因此，當(dāng)電源斷開時，絕對型編碼器并不與實際的位置分離。如果電源再次接通，那么位置讀數(shù)仍是當(dāng)前的，有效的； 不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標(biāo)記。

用于測量速度，位置，速度或角度等物理量。

分辨率是編碼器以每旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)分度5~10000線。

編碼器的分辨率比較常用的是增量式光電編碼器，它的分辨率又稱為線數(shù)，比如2500線4倍頻，那么它的分辨率就是2500*4=10000個脈沖。

編碼器的分辨率越高說明電機(jī)的最小刻度就越小，那么電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角位移也就越小，控制的精度也就越高。

不管是線還是位到最后我們使用是都要知道編碼器轉(zhuǎn)一圈輸出多少脈沖，對于線的概念，常常在增量式編碼器中見到，它把編碼器的碼盤分成2500(2500線)刻線，那馬旋轉(zhuǎn)一圈可以輸出2500個脈沖。

德國力士樂REXROTH編碼器工作原理工作原理：

由一個中心有軸的光電碼盤，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(qiáng)穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)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(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，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(wěn)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(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級，塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。

編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備。

編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。

REXROTH編碼器是種集光、機(jī)、電為體的數(shù)字化檢測裝置，它具有分辨率高、精度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用可靠、易于維護(hù)、性價比高等優(yōu)點。REXROTH編碼器高的系列工業(yè)化產(chǎn)品，在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、雷達(dá)、光電經(jīng)緯儀、地面指揮儀、高精度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等諸多域中得到了廣泛的應(yīng)用。光電編碼器可以定義為：種通過光電轉(zhuǎn)換，將輸軸上的機(jī)械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測。典型的光電編REXROTH編碼器碼器由碼盤（Disk）、檢測光柵（Mask）、光電轉(zhuǎn)換電路（包括光源、光敏器件、信號轉(zhuǎn)換電路）、機(jī)械部件等組成。

般來說，根據(jù)REXROTH編碼器產(chǎn)生脈沖的方式不同，可以分為增量式、式以及復(fù)合式三大類。按編碼器運動部件的運動方式來分，可以分為旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種。由于直線式運動可以借助機(jī)械連接轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)式運動，反之亦然。

因此，只有在那些結(jié)構(gòu)形式和運動方式都有利于使用直線式光電編碼器的場合才予使用。旋轉(zhuǎn)式光電編碼器容易做成全封閉型式，易于實現(xiàn)小型化，傳感長度較長，具有較長的環(huán)境適用能力，因而在實際工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，在本書中主要針對旋轉(zhuǎn)式光電編碼器，如不特別說明，所提到的光電編碼器則指旋轉(zhuǎn)式光電編碼器。

REXROTH編碼器的特點是每產(chǎn)生個輸出脈沖信號就對應(yīng)于個增量位移，但是不能通過輸出脈沖區(qū)別出在哪個位置上的增量。它能夠產(chǎn)生與位移增量等值的脈沖信號，其作用是提供種對連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，它是相對于某個基準(zhǔn)點的相對位置增量，不能夠直接檢測出軸的位置信息。

般來說，REXROTH編碼器輸出A、B兩相互差 電度角的脈沖信號（即所謂的兩組正交輸出信號），從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。

同時還有用作參考零位的Z相標(biāo)志（指示）脈沖信號，碼盤每旋轉(zhuǎn)周，只發(fā)出個標(biāo)志信號。標(biāo)志脈沖通常用來指示機(jī)械位置或?qū)Ψe累量清零。

REXROTH編碼器主要由光源、碼盤、檢測光柵、光電檢測器件和轉(zhuǎn)換電路組成，如圖1-1所示。碼盤上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個透光縫隙之間代表個增量周期；檢測光柵上刻有A、B兩組與碼盤相對應(yīng)的透光縫隙，用以通過或阻擋光源和光電檢測器件之間的光線。它們的節(jié)距和碼盤上的節(jié)距相等，并且兩組透光縫隙錯開1/4節(jié)距，使得光電檢測器件輸出的信號在相位上相差 電度角。

當(dāng)碼盤隨著被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，檢測光柵不動，光線透過碼盤和檢測光柵上的透過縫隙照射到光電檢測器件上，光電檢測器件就輸出兩組相位相差 電度角的近似于正弦波的電信號，電信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路的信號處理，可以得到被測軸的轉(zhuǎn)角或速度信息。

REXROTH編碼器輸出信號波形

REXROTH編碼器的優(yōu)點是：原理構(gòu)造簡單、易于實現(xiàn)；機(jī)械平均壽命長，可達(dá)到幾萬小時以上；分辨率高；抗干擾能力較強(qiáng)，信號傳輸距離較長，可靠性較高。

其缺點是它無法直接讀出轉(zhuǎn)動軸的位置信息。

1.2.2  基本技術(shù)規(guī)格

在REXROTH編碼器的使用過程中，對于其技術(shù)規(guī)格通常會提出不同的要求，其中zui關(guān)鍵的就是它的分辨率、精度、輸出信號的穩(wěn)定性、響應(yīng)頻率、信號輸出形式。

德國REXROTH編碼器的七個常見故障如下：

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，造成松動引起開焊或斷路，這時需卡緊電纜。

3、編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過低， 通常不能低于4.75V，造成過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，這時需檢修電源或更換電纜。

4、絕對式編碼器電池電壓下降：這種故障通常有含義明確的報警，這時需更換電池，如果參考點位置記憶丟失，還須執(zhí)行重回參考點操作。

5、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落：這會引入干擾信號，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：這種故障會影響位置控制 精度，造成停止和移動中位置偏差量超差，甚至剛一開機(jī)即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過載報警，請?zhí)貏e注意。

7、光柵污染 這會使信號輸出幅度下降，必須用脫脂棉沾*輕輕擦除油污。