編碼器參數及選型簡介

編碼器是以數字化信息將角度、長度、速度等物理量的信息以數字量0、1編碼的方式輸出的傳感器，由于其具有高精度,大量程測量,反應快,數字化輸出特點;體積小,重量輕,機構緊湊,安裝方便,維護簡單,工作可靠等優(yōu)良特點，故成為當今工業(yè)控制系統(tǒng)備受青睞及*的一部分。

1）其以測量方式來分，有直線型編碼器,旋轉型編碼器。

2）其以輸出信號來分，有增量型編碼器,型編碼器。

3）其以內部的反應元件分，有光電式編碼器，磁柵式編碼器。

4）其以機械機構形式分，有軸承式編碼器和無軸承式編碼器（EX：海德漢）

增 量 型 旋 轉 編 碼 器 (Incremental Rotary Encoders)

編碼器工作原理:

   由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形明、暗均勻間隔的刻線，通過光電發(fā)射元件和接收器件來獲得四組正弦波信號:A、B、/A、/B,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），通過電路處理后便可得到A，B兩相差90°的方波脈沖或正弦波；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。

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量級：塑料碼盤是經濟型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。

旋轉編碼器的整體結構，講述一下，以知道其內部結構，安裝形式。

增量式編碼器結構及常用參數

機械外型（Mechanical）—編碼器以轉軸類型分，有實心軸（shaft/ Full）和空心軸(hollow type)之分；而空心型又分為全中空（Through Shaft/Though）和半中空（Hollow Shaft/ Blind）型：就安裝法蘭分，有同步法蘭型（synchro-flange）,夾緊法蘭（clamping flange）型、彈夾片（stator）型。

軸徑尺寸（Shaft Dimension）—編碼器實心軸軸徑有6毫米*、8毫米、10毫米*、12毫米等，空心軸的軸徑有8毫米、10毫米、12毫米*、大口徑20~50毫米*等，其中帶*號的是常規(guī)規(guī)格。

分辨率（Resolution）—編碼器在單轉時每旋轉一周所輸出的信號個數稱之為分辨率，也稱解析度、或直接稱多少線，一般編碼器輸出線數為5~10000線。如：1024ppr、2048ppr等

響應頻率（Frequence）—編碼器在機械轉速所允許的范圍內所能獲得的zui大輸出感應頻率，也就是在一秒鐘內所能感應到的信號的個數。比如：0~200KHZ。

機械轉速 (Speed) —編碼器的結構設計使得其所能達到和承受的zui大旋轉速度，其表示為一分鐘內所能達到的旋轉速度—rpm;（故編碼器的zui大工作速度應同時兼顧編碼器的機械轉速、響應頻率以及編碼器后續(xù)接收設備的開關頻率）

工作電源 （Power-Vcc）—編碼器一般只有兩種電壓，其一為DC9~36V，另一為DC5V標準電壓

工作溫度（Temperature）—編碼器的zui高zui低工作溫度代表了編碼器內部機械[配合和組成以及電子元氣件的水平，較好的編碼器工作溫度從-40到100℃。事實上在低溫情況下，受限制的是內部電子零件和外部的電纜以及密封特性。

防護等級（Protection）—是指編碼器的防塵、防水性能，以標準IP(International Protection)的兩位數表示，*位0—6代表防塵，第二位0—8代表防水，IP54是zui低的有限制條件的防塵防水標準，IP67可防水浸。并非在室內恒溫條件下工作就不需要防水，因為編碼器在工作和停機兩種情況下，內部空氣會熱脹冷縮，密封不好，在停機是會有壓縮性水氣進入。專業(yè)的編碼器的防護等級分電氣外殼部分和轉軸部分，有不同。轉軸部分由于編碼器的旋轉要求，往往要略低。

傳輸距離（Cable length）—對于TTL（DC 5V）的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米左右。

對于HTL（DC：9~30V）的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達300米左右。

編碼器軸負荷（Load on shaft）—因為要考慮到編碼器在運轉過程中軸所能承受的的zui大負荷，故應根據客戶對軸負荷的要求來幫助他們選取適宜的編碼器。此負荷分軸向受力（Axial shaft load）（垂直軸徑的方向）和徑向受力(Radial shaft load)（與軸徑同向），根據產品質量不同有幾N到上百N等。

編碼器輸出信號（Output Signals）:

1) 只有A相單信號，此狀況用于單方向計數，單方向測速(此一般為低端編碼器)。

2) A、B兩相聯接，此用于正反向計數、判斷正反向和測速。

3) A、B、Z三相聯接，除了具備“2）”所有功能外，還用于帶參考位修正的位置測量。

4) A、/A，B、/B，Z、/Z連接，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場抵消為0，此狀況衰減zui小，抗干擾*，可傳輸較遠的距離。

    5）A、/A，B、/B，Z、/Z，U、/U，V、/V，W、/W連接，此編碼器帶有U，V，W相，是用在伺服電機上用來磁極對位而決定控制點的初始位置的。其U，V，W之間一般以相差120°為zui多。（Sumtak，Tamagawa具體產品

信號形式（Signal types）:

• 首先從波形上有正弦波（*）輸出和方波輸出這兩種波形
• 具體的信號輸出形式又可細分為如下幾種：
  • 推拉輸出型（Push-pull Output）.此輸出電路又稱為HTL ，其電源電壓一般為：DC10~36V，因有較大的電源功率，故即有良好的抗*力又可以實現長線傳輸。
  • 集電極開路型（Open-collector）此電路設計是為了更好的與一些PLC接口兼容。根據輸出端三極管的極性不同，其又分為：NPN和PNP這兩種。 

長線驅動型（Line Drive）此電路電源電壓為DC5V，為TTL電平輸出，與標準RS422接口直接兼容。此電路輸出信號為A、/A，B、/B，Z、/Z，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場抵消為0，此狀況衰減zui小，抗干擾*，反應時間較短，又可傳輸較遠的距離。