一种自适应调零阵的LCMV算法

王磊;胡永辉;华宇

【期刊名称】《华东理工大学学报：社会科学版》

【年(卷),期】2007(000)005

【摘要】详细推导了基于功率倒置阵列的线性约束最小方差(LCMV)算法及其递推公式,避免了矩阵求逆的复杂运算。然后在Matlab环境里构建了仿真模型来模拟实际的接收环境和复现阵列接收到的信号,对均匀线阵和圆阵都做了仿真,并得到了相应的阵列波束图,为自适应天线的实用设计提供了参考和依据。仿真结果表明:该算法收敛速度快、易于实现,利用LCMV算法作为自适应算法的功率倒置阵列抗干扰方案适合在强干扰的环境下工作,干扰越强,其对应的零陷越深。【总页数】4页(P.)

【关键词】功率倒置阵;线性约束最小方差算法;自适应算法;扩频通信

【作者】王磊;胡永辉;华宇

【作者单位】中科院国家授时中心;中科院国家授时中心;西安;中科院研究生院【正文语种】英文

【中图分类】V249.32

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手工调零步骤

一、基本概念：编码器只有A相、B相、Z相信号的概念。所谓U相、V相、W相是指的电机的主电源的三相交流供电，与编码器没有任何关系。“A相、B相、Z相”与“U相、V相、W相”是完全没有什么关系的两种概念，前者是编码器的通道输出信号；后者是交流电机的三相主回路供电。而编码器的A相、B相、Z相信号中，A、B两个通道的信号一般是正交（即互差90°）脉冲信号；而Z相是零脉冲信号。一般编码器输出信号除A、B两相（A、B两通道的信号序列相位差为90度）外，每转一圈还输出一个零位脉冲Z。当主轴以顺时针方向旋转时，输出脉冲A通道信号位于B通道之前；当主轴逆时针旋转时，A通道信号则位于B通道之后。从而由此判断主轴是正转还是反转。另外，编码器每旋转一周发一个脉冲，称之为零位脉冲或标识脉冲（即Z相信号），零位脉冲用于决定零位置或标识位置。要准确测量零位脉冲，不论旋转方向，零位脉冲均被作为两个通道的高位组合输出。由于通道之间的相位差的存在，零位脉冲仅为脉冲长度的一半。带U、V、W相的编码器，应该是伺服电机编码器 A、B相是两列脉冲，或正弦波、或方波，两者的相位相差90度，因此既可以测量转速，还可以测量电机的旋转方向 Z相是参考脉冲，每转一圈输出一个脉冲，脉冲宽度往往只占1/4周期，其作用是编码器自我校正用的，使得编码器在断电或丢失脉冲的时候也能正常使用。 ABZ是编码器的位置信号，UVW是电机的磁极信号，一般用于同步电机； AB对于TTL/HTL编码器来说，AB相根据编码器的细分度不同，每圈有很多个，但Z相每圈只有一个； UVW磁极信号之间相位差是120度，随着编码器的角度转动而转动，与ABZ之间可以说没有直接关系。二、基本实践：最近几天在等给铣床和车床焊的架子。。。所以在空余时间拿起一个1.5KW的伺服电机用东元驱动器测试。。。

编码器计数的接线方法

15. 各种输出形式的旋转编码器与后续设备（PLC、计数器等）接线分别怎么接？ ⑴与PLC连接，以CPM1A为例①NPN集电极开路输出方法1：如下图所示这种接线方式应用于当传感器的工作电压与PLC的输入电压不同时，取编码器晶体管部分，另外串入电源，以无电压形式接入PLC。但是需要注意的是，外接电源的电压必须在DC30V 以下，开关容量每相35mA以下，超过这个工作电压，则编码器内部可能会发生损坏。具体接线方式如下：编码器的褐线接编码器工作电压正极，蓝线接编码器工作电压负极，输出线依次接入PLC的输入点，蓝线接外接电源负极，外接电源正极接入PLC的输入com端。方法2：编码器的褐线接电源正极，输出线依次接入PLC的输入点，蓝线接电源负极，再从电源正极端拉根线接入PLC输入com端。 ②电压输出接线方式如图所示：具体接线方式如下：编码器的褐线接电源正极，输出线依次接入PLC 的输入点，蓝线接电源负极，再从电源正极端拉根线接入PLC输入com端。不过需要注意的是，不能以下图方式接线。 ③PNP集电极开路输出接线方式如下图所示：

具体接线方式如下：编码器的褐线接工作电压正极，蓝线接工作电压负极，输出线依次接入PLC的输入com端，再从电源负极端拉根线接入PLC的输入com端。④线性驱动输出具体接线如下：输出线依次接入后续设备相应的输入点，褐线接工作电压的正极，蓝线接工作电压的负极。 ⑵与计数器连接，以H7CX（OMRON制）为例H7CX输入信号分为无电压输入和电压输入。 ①无电压输入：以无电压方式输入时，只接受NPN输出信号。 NPN集电极开路输出的接线方式如下：具体接线方式如下：褐线接电源正极，蓝线接电源负极，再从电源负极端拉根线接6号端子，黑线和白线接入8和9号端子，如果需要自动复位，则橙线接入7号端子。 NPN电压输出的接线方式如下：接线方式与NPN集电极开路输出方式一样。 ②电压输入NPN集电极开路输出的接线方式如下图所示：具体接线方式如下：褐线接电源正极，蓝线接电源负极，再从电源负极端拉根线接6号端子，黑线和白线接入8和9号端子，如果需要自动复位，则橙线接入7号端子。PNP集电极开

西克SICK编码器在伺服电机上的调整编程调零维修问题

西克SICK编码器在伺服电机上的维修调整编程调零问题 SICK STEGMANN编码器是欧美常用的伺服电机反馈编码器之一，在欧美伺服系统中可以与最负盛名的世界编码器老大——海德汉的产品并驾齐驱。SICK编码器有着自己独特的优点，不仅种类齐全，电气接口多样化，而且可以实现自由编程，可以根据客户需要定制。其生产的伺服反馈绝对值编码器，既可以当做正余弦编码器使用，又可以做为绝对值的位置编码器使用，最大可以实现4096圈28位绝对值的高精度数据传输。因此，能满足客户的更多需要。SICK编码器现在广泛用于欧美众多知名伺服电机生产厂家，如世界著名的ROCKWELL AB、SEW、SCHNEIDER.、EMERSON-CT、PARKER等世界品牌厂家。现仅以SICK编码器在AB伺服电机上的维修、调整、编程、调零问题为例展开介绍！同时,也希望各位同仁提出宝贵的建议，以便更好的与大家交流、分享、互勉！ 2014年8月2日，武汉耀华安全玻璃有限公司有一台AB的伺服电机（型号为1326AB-B720E-M2L)，送到我们桐乡长友自动化公司维修，电机的编码器是SICK STEGMANN （西克、施克、斯特格曼）的SRM50-HFA0-K01(或SRM50-HFA0-K0，客户有两台这样的电机，由于电机生产的时间不一样，编码器有新老型号的差异)。由于驱动器报编码器故障（该编码器有相对位置标记，有些编码器没有相对位置标记，拆机时要做标记，以方便将来机械调零），伺服电动机无法正常运转。客户备用的同型号电机在使用了一两天后编码器也是坏了。于是客户在淘宝上买了一只同型号、同订货号的SICK编码器；客户在网上也查了很多有关AB伺服电机维修的资料和特例，按照网上的资料进行了机械零位调试。但是编码器安装好后，开启设备，伺服放大器报错“无法通讯”“数据错误”“编码器故障”等之类的警号。客户慌了，买了编码器也用不上呀。咋办？客户就找AB公司了解情况，AB公司回复说该电机已经停产了，买新款要2-3个月才能到货。这个客户的经理说几千万的设备停不起，停产几个月是吃不消的呀。咋办呢？客户着急啊！于是就去找编码器供应商SICK西克公司，西克回复说该类编码器更换需要对编码器进行编程及零位调试。于是客户到处找人维修，最后找到我们才最终解决了问题！问题一，首先要把坏的编码器里的程序通过编程软件拷贝出来。问题二，通过编程软件把原来的程序复制到新的编码器上。问题三，正确安装编码器，把编码器安装到原来的相对位置。问题四，通电开机后出现飞车故障，设备无法回到原点。编码器程序有了，电机还是无法正常运行，还需要想办法调试零位。事实上经过大量的调零试验表明：每个伺服电机都有一个角度小于10度的零速静止区域和350度的高速反转区域。由于客户的编码器都拆过，没有正确的参考点，只有相对位置可以参照。于是通过编程软件多次进行零位校正、调整和调试，经过大家一天时间的努力，下班前终于实现了设备的正常运转，而且比伺服电机坏之前精度更高。实践表明：伺服电机只要不更换编码器，同时设备系统精度要求不高，或者电机转速要求不高的状况下，运用手动机械调零是可以实现的，这样的方式调试的电机可以做应急使用，一般可以使用一年半载。但风险是有的呀，由于机械调试零位很难到达最佳原点位置，伺服电机容易出现过载、过流、过热、抖动、跑位及输出不平衡等弊病，导致编码器或电机再次故障。这是大家需要注意的呀！！！软件编程和调零是最好的使用方式，但也有它的局限性。一般也需要正确的编码器数据和参数呀，如果编码器数据读不出来是无法实现编程和调试的呀。同时没有正确的零位参照也是需要维修人员花费大量的精力去调试呀。伺服电机维修调试便捷的方式是“有同款好的电机做参照或用来测试数据和参数”，这可以起到事半功倍的效果呀。

万能增量式光电编码器控制的伺服电机零位调整技巧

直到报警器发出报警时即为编码器零位,前后反复感觉一下便可获得最佳的位置,经实测用这种方法校正的零位误差极小,很适于批量调整,经实际使用完全合格.报警器也可用示波器代替,转动时当示波器上的电压波形电位由4V左右跳变0V时或由0V跳变为4V 左右即是编码器的零位.这个也很方便而且更精确.杆子的长度越长精度则越高,实际使用还是用报警器更方便又省钱.只要用耳朵感知就行了.在编码器的转子与定圈相邻处作好零位标记,然后拆下编码器。第七步:找一个好的电机,用上述方法测定零位后在电机转轴与处壳相邻处作好电机的机械零位标记第八步:引出电机的U V W动力线,接入一个用可控制的测试端子上,按顺序分别对其中两相通入24V 直流电,通电时间设为2秒左右,观察各个电机最终停止位置(即各相的机械零位位置)其中一个始必与刚才所作的机械零位标记是同一个位置.这就是厂方软件固定的电机机械零位,当然能通过厂方专用编码器测试软件直接更改编码器的初始零位数据就更方便了.如果你只有一台坏掉的伺服电机,你就要根据以上获得的几个相对机械零位逐个测试是不是我们所要的那个位置,这一步由伺服放大器的试运行模式来进行测试.有关资料是必须的,否则不要轻易动手,以

旋转编码器详解

增量式编码器的A.B.Z 编码器A、B、Z相及其关系

TTL编码器A相，B相信号，Z相信号,U相信号，V相信号，W相信号，分别有什么关系？对于这个问题的回答我们从以下几个方面说明：编码器只有A相、B相、Z相信号的概念。所谓U相、V相、W相是指的电机的主电源的三相交流供电，与编码器没有任何关系。“A相、B相、Z相”与“U相、V相、W相”是完全没有什么关系的两种概念，前者是编码器的通道输出信号；后者是交流电机的三相主回路供电。而编码器的A相、B相、Z相信号中，A、B两个通道的信号一般是正交（即互差90°）脉冲信号；而Z相是零脉冲信号。详细来说，就是——一般编码器输出信号除A、B两相（A、B两通道的信号序列相位差为90度）外，每转一圈还输出一个零位脉冲Z。当主轴以顺时针方向旋转时，输出脉冲A通道信号位于B通道之前；当主轴逆时针旋转时，A通道信号则位于B通道之后。从而由此判断主轴是正转还是反转。另外，编码器每旋转一周发一个脉冲，称之为零位脉冲或标识脉冲（即Z相信号），零位脉冲用于决定零位置或标识位置。要准确测量零位脉冲，不论旋转方向，零位脉冲均被作为两个通道的高位组合输出。由于通道之间的相位差的存在，零位脉冲仅为脉冲长度的一半。带U、V、W相的编码器，应该是伺服电机编码器 A、B相是两列脉冲，或正弦波、或方波，两者的相位相差90度，因此既可以测量转速，还可以测量电机的旋转方向Z相是参考脉冲，每转一圈输出一个脉冲，脉冲宽度往往只占1/4周期，其作用是编码器自我校正用的，使得编码器在断电或丢失脉冲的时候也能正常使用。 ABZ是编码器的位置信号，UVW是电机的磁极信号，一般用于同步电机； AB对于TTL/HTL编码器来说，AB相根据编码器的细分度不同，每圈有很多个，但Z相每圈只有一个； UVW磁极信号之间相位差是120度，随着编码器的角度转动而转动，与ABZ 之间可以说没有直接关系。 /#############################################################

各种编码器的调零方法

各种编码器的调零方法增量式编码器的相位对齐方式增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A和B，以及零位信号Z；带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上（在此默认Z信号的常态为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。撤掉直流电源后，验证如下： 1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。上述验证方法，也可以用作对齐方法。需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以： 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线； 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形； 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。由于普通增量式编码器不具备UVW相位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而不作讨论。绝对式编码器的相位对齐方式绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下：1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号；

旋转编码器工作原理

增量式旋转编码器工作原理增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。在接合数字电路特别是单片机后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。下面对增量式旋转编码器的内部工作原理（附图） A,B两点对应两个光敏接受管，A,B两点间距为 S2 ,角度码盘的光栅间距分别为S0和S1。当角度码盘以某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时，输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。如果角度码盘做变速运动，把它看成为多个运动周期（在下面定义）的组合，那么每个运动周期中输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。通过输出波形图可知每个运动周期的时序为 A B 1 1 0 1 0 0 1 0 A B 1 1 1 0 0 0 0 1 我们把当前的A,B输出值保存起来，与下一个A,B输出值做比较，就可以轻易的得出角度码盘的运动方向，如果光栅格S0等于S1时，也就是S0和S1弧度夹角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2，除以所消毫的时间，就得到此次角度码盘运动位移角速度。

S0等于S1时，且S2等于S0的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角度了。旋转编码器只有增量型和绝对值型两种吗?这两种旋转编码器如何区分?工作原理有何不同? 只有增量型和绝对型增量型只是测角位移(间接为角速度)增量,以前一时刻为基点.而绝对型测从开始工作后角位移量. 增量型测小角度准,大角度有累积误差绝对型测小角度相对不准,但大角度无累积误差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（几十个到几千个都有），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。编码器的原理: 编码器的原理与应用编码器是一种将角位移转换成一连串电数字脉冲的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿条或螺旋杆结合在一起，也可于控制直线位移。编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度盘是由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。此系统全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子和图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。增量型编码器增量型编码器一般给出两种方波，它们的相位差90度，通常称为通道A和通道B。只有一个通道的读数给出与转速有关的信息，与此同时，通过所取得的第二通道信号与第一通道信号进行顺序对比的基础上，得到旋转方向的信号。还有一个可利用的信号称为Z通道或零通道，该通道给出编码器轴的绝对零位。此信号是一个方波，其相位与A通道在同一中心线上，宽度与A通道相同。增量型编码器精度取决于机械和电气的因素，这些因素有：光栅分度误差、光盘偏心、轴承偏心、电子读数装置引入的误差以及光学部分的不精确性，误差存在于任何编码器中。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) 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。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。

伺服电机维修之编码器对位调零

伺服电机转子反馈的检测相位与转子磁极相位的对齐方式论坛中总是有人问及伺服电机编码器相位与转子磁极相位零点如何对齐的问题，这样的问题论坛中多有回答，本人也曾在多个帖子有所回复，鉴于本人的回复较为零散，早就想整理集中一下，只是一直未能如愿，今借十一长假之际，将自己对这一问题的经验和体会整理汇总一下，以供大家参考，或者有个全面的了解。永磁交流伺服电机的编码器相位为何要与转子磁极相位对齐其唯一目的就是要达成矢量控制的目标，使d轴励磁分量和q轴出力分量解耦，令永磁交流伺服电机定子绕组产生的电磁场始终正交于转子永磁场，从而获得最佳的出力效果，即“类直流特性”，这种控制方法也被称为磁场定向控制（FOC），达成FOC控制目标的外在表现就是永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致，如下图所示：图1 因此反推可知，只要想办法令永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致，就可以达成FOC控制目标，使永磁交流伺服电机的初级电磁场与磁极永磁场正交，即波形间互差90度电角度，如下图所示：图2 如何想办法使永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致呢？由图1可知，只要能够随时检测到正弦型反电势波形的电角度相位，然后就可以相对容易地根据此相位生成与反电势波形一致的正弦型相电流波形了，因此相位对齐就可以转化为编码器相位与反电势波形相位的对齐关系。

在实际操作中，欧美厂商习惯于采用给电机的绕组通以小于额定电流的直流电流使电机转子定向的方法来对齐编码器和转子磁极的相位。当电机的绕组通入小于额定电流的直流电流时，在无外力条件下，初级电磁场与磁极永磁场相互作用，会相互吸引并定位至互差0度相位的平衡位置上，如下图所示：图3 对比上面的图3和图2可见，虽然U相绕组（红色）的位置同处于电磁场波形的峰值中心（特定角度），但FOC控制下，U相中心与永磁体的q轴对齐，而空载定向时，U相中心却与d轴对齐，也就实现了a轴或|á轴与d轴间的对齐关系，此时相位对齐到电角度0度，电机绕组中施加的转子定向电流的方向为U相入，VW出，由于V相与W相是并联关系，流经V相和W相的电流有可能出现不平衡，从而影响转子定向的准确性。实用化的转子定向电流施加方法是U入，V出，即U相与V相串联，可获得幅值完全一致的U相和V相电流，有利于定向的准确性，此时U相绕组（红色）的位置与d轴差30度电角度，即a轴或|á轴对齐到与d差（负）30度的电角度位置上，如图所示：图4 上述两种转子定向方法对应的绕组相反电势波形和线反电势，以及电角度的关系如下图所示，棕色线为a轴或|á轴与d轴对齐，即直接对齐到电角度0点，紫色线为a轴或|á轴对齐到与d差（负）30度的电角度位置，即对齐到-30度电角度点：

编码器输出形式.

1 编码器基础 1.1光电编码器编码器是传感器的一种，主要用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离和计数等，许多马达控制均需配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出等，应用范围相当广泛。按照不同的分类方法，编码器可以分为以下几种类型：根据检测原理，可分为光学式、磁电式、感应式和电容式。根据输出信号形式，可以分为模拟量编码器、数字量编码器。根据编码器方式，分为增量式编码器、绝对式编码器和混合式编码器。光电编码器是集光、机、电技术于一体的数字化传感器，主要利用光栅衍射的原理来实现位移——数字变换，通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。典型的光电编码器由码盘、检测光栅、光电转换电路（包括光源、光敏器件、信号转换电路）、机械部件等组成。光电编码器具有结构简单、精度高、寿命长等优点，广泛应用于精密定位、速度、长度、加速度、振动等方面。这里我们主要介绍SIMATIC S7系列高速计数产品普遍支持的增量式编码器和绝对式编码器。 1.2增量式编码器增量式编码器提供了一种对连续位移量离散化、增量化以及位移变化（速度）的传感方法。增量式编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，它能够产生与位移增量等值的脉冲信号。增量式编码器测量的是相对于某个基准点的相对位置增量，而不能够直接检测出绝对位置信息。如图1-1所示，增量式编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。在码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期。检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线，它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上相差90°。当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差90°的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，就可以得到被测轴的转角或速度信息。

伺服电机编码器调零

万能增量式光电编码器控制的伺服电机零位调整技巧下述述两种调法完全取决于你的手工能力和熟练程度, 一般来说, 每款伺服电机都有自己专门的编码器自动调零软件. 不外传仅是出于商业羸利和技术保密. 如果你是一家正规的维修店,请不要采用以下方法, 应通过正常渠道购买相应的专业设备. 实践证明, 手工调整如果技巧掌握得当, 工作仔细负责, 也可达到同样的效果. 大批量更换新编码器调零方法第一步: 折下损坏的编码器第二步: 把新的编码器按标准固定于损坏的电机上第三步：按图纸找出Z信号和两根电源引出线，一般电源均为5V. 第四步：准备好一个有24V与5V两组输出电源的开关电源和一个略经改装的断线报警器，把0V线与Z信号线接到断线报警器的两个光耦隔离输入端上第五步：在电机转动轮上固定一根二十厘米长的横杆, 这样转动电机时转角精度很容易控制. 第六步：所有连线接好后用手一点点转动电机轮子直到报警器发出报警时即为编码器零位, 前后反复感觉一下便可获得最佳的位置,经实测用这种方法校正的零位误差极小,很适于批量调整, 经实际使用完全合格. 报警器也可用示波器代替, 转动时当示波器上的电压波形电位由4V左右跳变0V时或由0V跳变为4V左右即是编码器的零位.这个也很方便而且更精确.杆子的长度越长精度则越高,实际使用还是用报警器更方便又省钱.只要用耳朵感知就行了. 在编码器的转子与定圈相邻处作好零位标记, 然后拆下编码器第七步：找一个好的电机, 用上述方法测定零位后在电机转轴与处壳相邻处作好电机的机械零位标记.

第八步：引出电机的U V W动力线,接入一个用可控制的测试端子上，按顺序分别对其中两相通入24V直流电，通电时间设为2秒左右，观察各个电机最终停止位置（即各相的机械零位位置）其中一个始必与刚才所作的机械零位标记是同一个位置. 这就是厂方软件固定的电机机械零位, 当然能通过厂方专用编码器测试软件直接更改编码器的初始零位数据就更方便了. 如果你只有一台坏掉的伺服电机,你就要根据以上获得的几个相对机械零位逐个测试是不是我们所要的那个位置,这一步由伺服放大器的试运行模式来进行测试.有关资料是必须的, 否则不要轻易动手,以免损坏编码器. 第九步：把编码器装上电机后端, 这一步要小心,以确保编码器零位记号和电机械械零位位置无偏移, 最后固定柱头镙钉和可调固定底座.. 对于同类电机来说获得了一个正确的零位位置后以后也就知道了24V的正负极该正确地连接至UVW的哪两个端子上，以后就不必再逐个搞试验了, 这一型号的编码器调零算是搞定了. 第十步：正确连接电机与伺服放大器,并把工作模式定为试运行,各厂商的测试方式均有些差异, 请仔细阅读说明书, 如无任何硬件损坏, 测试应当一次成功. 第十一步：用自动调谐功能自动设定合适的PID 数据. 以保证平稳运行的实际需要. 由于损坏的有些电机很难判别电机轴承是否能承受额定高速运转的要求, 经这样处理的电机还应进行抽样力矩测试和轴承测试, 如果轴承磨损严重, 应同时更换轴承. 二：应急调零方法, 简单而且实用. 但必须把电机拆离设备并依靠设备来进行调试试好后再装回设备再可. 事实上经过大量的调零试验, 每个伺服电机都有一个角度小于10 度的零速静止区域, 和350度的高速反转区域, 如果你是偶而更换一只编码器 , 这样的做法确实是太麻烦了, 这里有一个很简便的应急方法也能很快搞定. 第一步：拆下损坏的编码器第二步: 装上新的编码器, 并与轴固定. 而使可调底座悬空并可自由旋转, 把电

各种编码器调零方法

各种编码器的调零量式编码器的相位对齐方式在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A 和B，以及零位信号Z；带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上（在此默认Z信号的常态为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。撤掉直流电源后，验证如下： 1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。上述验证方法，也可以用作对齐方法。需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以： 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW 三相绕组引线； 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形； 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。由于普通增量式编码器不具备UVW相位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而不作为本讨论的话题。绝对式编码器的相位对齐方式绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置；

各种输出形式的旋转编码器与后续设备

各种输出形式的旋转编码器与后续设备（PLC、计数器等）接线分别怎么接？ ⑴与PLC连接，以CPM1A为例 ①NPN集电极开路输出方法1：如下图所示这种接线方式应用于当传感器的工作电压与PLC的输入电压不同时，取编码器晶体管部分，另外串入电源，以无电压形式接入PLC。但是需要注意的是，外接电源的电压必须在DC30V以下，开关容量每相35mA 以下，超过这个工作电压，则编码器内部可能会发生损坏。具体接线方式如下：编码器的褐线接编码器工作电压正极，蓝线接编码器工作电压负极，输出线依次接入PLC的输入点，蓝线接外接电源负极，外接电源正极接入PLC的输入com端。方法2：编码器的褐线接电源正极，输出线依次接入PLC的输入点，蓝线接电源负极，再从电源正极端拉根线接入PLC输入com端。 ②电压输出接线方式如图所示：具体接线方式如下：编码器的褐线接电源正极，输出线依次接入PLC 的输入点，蓝线接电源负极，再从电源正极端拉根线接入PLC输入com端。不过需要注意的是，不能以下图方式接线。

③PNP集电极开路输出接线方式如下图所示：具体接线方式如下：编码器的褐线接工作电压正极，蓝线接工作电压负极，输出线依次接入PLC的输入com 端，再从电源负极端拉根线接入PLC的输入com端。 ④线性驱动输出具体接线如下：输出线依次接入后续设备相应的输入点，褐线接工作电压的正极，蓝线接工作电压的负极。 ⑵与计数器连接，以H7CX（OMRON制）为例 H7CX输入信号分为无电压输入和电压输入。 ①无电压输入：以无电压方式输入时，只接受NPN输出信号。 NPN集电极开路输出的接线方式如下：

什么是旋转编码器

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（几十个到几千个都有），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。编码器如以信号原理来分增量脉冲编码器:SPC 绝对脉冲编码器:APC 两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件. 增量型编码器与绝对型编码器的区分工作原理: 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。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。旋转编码器由精密器件构成，故当受到较大的冲击时，可能会损坏内部功能，使用上应充分注意。注意的事项是：（1）安装安装时不要给轴施加直接的冲击。编码器轴与机器的连接，应使用柔性连接器。在轴上装连接器时，不要硬压入。即使使用连接器，因安装不良，也有可能给轴加上比允许负荷还大的负荷，或造成拨芯现象，因此，要特别注意。轴承寿命与使用条件有关，受轴承荷重的影响特别大。如轴承负荷比规定荷重小，可大大延长轴承寿命。

各种编码器校正方式

各种编码器校正方式：增量式编码器的相位对齐方式在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A 和B，以及零位信号Z；带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上（在此默认Z信号的常态为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。撤掉直流电源后，验证如下： 1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。上述验证方法，也可以用作对齐方法。需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以：

旋转编码器的输出电路以及常用术语介绍

旋转编码器的输出电路以及常用术语介绍来源：互联网旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出(REP)。当旋转编码器轴带动光栅盘旋转时，经发光元件发出的光被光栅盘狭缝切割成断续光线，并被接收元件接收产生初始信号。该信号经后继电路处理后，输出脉冲或代码信号。旋转编码器的特点是体积小，重量轻，品种多，功能全，频响高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能稳定，可靠使用寿命长等特点。其主要种类有增量式编码器、绝对值编码器、正弦波编码器。输出电路图解 1、NPN电压输出和NPN集电极开路输出线路 PNP开路集电极输出

电压输出此线路仅有一个NPN型晶体管和一个上拉电阻组成，因此当晶体管处于静态时，输出电压是电源电压，它在电路上类似于TTL逻辑，因而可以与之兼容。在有输出时，晶体管饱和，输出转为0VDC的低电平，反之由零跳向正电压。随着电缆长度、传递的脉冲频率、及负载的增加，这种线路形式所受的影响随之增加。因此要达到理想的使用效果，应该对这些影响加以考虑。集电极开路的线路取消了上拉电阻。这种方式晶体管的集电极与编码器电源的反馈线是互不相干的，因而可以获得与编码器电压不同的电流输出信号。 2、PNP和PNP集电极开路线路该线路与NPN线路是相同，主要的差别是晶体管，它是PNP型，其发射极强制接到正电压，如果有电阻的话，电阻是下拉型的，连接到输出与零伏之间。 3、推挽式线路这种线路用于提高线路的性能，使之高于前述各种线路。事实上，NPN电压输出线路的主要局限性是因为它们使用了电阻，在晶体管关闭时表现出比晶体管高得多的阻抗，为克服些这缺点，在推挽式线路中额外接入了另一个晶体管，这样无论是正方向还是零方向变换，输出都是低阻抗。推挽式线路提高了频率与特性，有利于更长的线路数据传输，即使是高速率时也是如此。信号饱和的电平仍然保持较低，但与上述的逻辑相比，有时较高。任何情况下推挽式线路也都可应用于NPN或PNP线路的接收器。

伺服电机编码器调零对位方法

伺服电机编码器调零对位方法一台AB伺服电机（MPL-B640F-MJ24AA)，拆开检查刹车时由于客户无经验，连装在电机尾部固定的编码器也拆了下来（没做标记），编码器是sick的SRM50-HFA0-K01。装上后刹车没问题，但出现飞车故障。伺服驱动器报错E18 OVER SPEED或者E24 velocity error。应急调零方法,简单而且实用.但必须把电机拆离设备并依靠设备来进行调试.试好后再装回设备再可.事实上经过大量的调零试验,每个伺服电机都有一个角度小于10度的零速静止区域,和350度的高速反转区域,如果你是偶而更换一只编码器,这样的做法确实是太麻烦了,这里有一个很简便的应急方法也能很快搞定。拆下损坏的编码器，装上新的编码器,并与轴固定.而使可调底座悬空并可自由旋转,把电机重新连入电路,把机器速度调为零,通电正常后按启动开关后有几种情况会发生, 1、是电机高速反转,这是由于编码器与实际零位相差太大所致,不必惊慌,你可以把编码器转过一个角度直到电机能静止下来为。 2、是电机在零速指令下处于静止状态,这时你可以小心地先反时针转动编码器,注意:一定要慢,直到电机开始高速反转,记下该位置同时立即往回调至静止区域.这里要求两手同时操作,一手作旋转,另一手拿好记号笔,记住动作一定要快,也不可慌乱失措,完全没必要,这是正常现象.然后按顺时针继续缓慢转动直到又一次高速反转的出现,记下该位置并立即往回调至静止区。通过上述调整,你会发现增量式伺服电机其实有一个较宽的可调区域,而这个区域里的中间位置就是伺服电机最大力矩输出点,如果一个电机力矩不足或正反方向运行时有一个方

西门子伺服电机维修之编码器调零对位

关于西门子伺服电机内置编码器的正确安装方法一、工作内容 1、这项技术适用于对德国西门子伺服电机（型号为1FT603-1FT613， 1FK604-1FK610）内置编码器损坏后的安装、调试，配置的增量型编码器为德国海德汉公司的ERN1387.001/020,绝对值编码器为海德汉公司EQN1325.001。 2、使用工具公制内六方扳手一套，自制专用工具一个，十字改锥及一字改锥各一把，梅花改锥6件套。 3、可解决的问题对有故障的西门子伺服电机进行修理或更换损坏的伺服电机内置编码器，做到修旧利废，节约维修费用。二、操作方法 1、该操作方法和一般操作方法的区别在数控机床配置的西门子数控系统中，驱动电机分主轴电机和伺服电机两种。当电机定子、转子、轴承有故障或其电机内置编码器损坏时，我们都需要对编码器拆卸进行修理或更换。对主轴电机来说，更换或安装编码器只要用专用工具将其安装到相应位置就可以试车了，不需要调整电机轴或编码器的角度及位置。但对伺服电机来说，则必须按照编码器的安装要求，严格执行安装步骤。只要安装过程中出一点差错，就会出现编码器方面的报警而不能起动机床或出现飞车事故，导致电机报废或机械部件损坏。因此正确安装非常重要。 2、该项技术的操作步骤 2.1拆卸损坏的编码器关掉机床电源，解掉伺服电机的电源电缆及反馈电缆，把电机从机床

上拆下来放到工作台案上，用内六方扳手去掉电机端盖上的四条螺栓，打开端盖，先卸下编码器盖，拔下编码器上的插接电缆，用十字改锥卸下支持盘上的两条小螺丝，用内六方扳手卸出编码器中心孔内的螺栓，然后用自制专用工具把编码器从电机轴上顶出来。这样第一步工作即告完成。图１自制专用工具尺寸图２．２安装海德汉公司ＥＲＮ１３８７．００１／０２０或ＥＱＮ１３２５．００１编码器２．２．１先安装支持盘不同型号的电机，其支持盘的外形也不一样，如图２和图３，这由购买的备件提供。用４条Ｍ２．５＊６的小螺丝将支持盘安装到编码器的轴端。注意事项：确保支持盘面和编码器的底面间距为５．２ｍｍ或１２ｍｍ。１．支持盘２．编码器图２１ＦＴ６０６－１ＦＴ６１３／１ＦＫ６０６－１ＦＫ６１３电机内置编码器的支持盘