编码器确定零位的七种方法

1、编码器轴转动找零，编码器在安装时，旋转转轴对应零位，一般增量值与单圈绝对值会用这种方法，而轴套型的编码器也用这种方法。缺点，零点不太好找，精度较低。

2、与上面方法相当，只是编码器外壳旋转找零，这主要是对于一些紧凑型安装的同步法兰（也有叫伺服法兰）外壳所用，

3、通电移动安装机械对零，通电将安装的机械移动到对应的编码器零位对应位置安装。

4、偏置计算，机械和编码器都不需要找零，根据编码器读数与实际位置的偏差计算，获得偏置量，以后编码器读数后减去这个偏置量。例如编码器的读数为100，而实际位置是90，计算下在实际位置0位时，编码器的读数应该是10，而这个“10”就是偏置量，以后编码器读到的数，减去这个偏置量就是位置值。可重复多次，修正偏置量。对于增量值编码器，是读取原始机械零位到第一个Z点的读数，作为偏置量。精度较高的编码器，或者量程较大的绝对值多圈编码器，多用这种方法。

5、智能化外部置零，有些带智能化功能的编码器，可提供外部置位功能，例如通过编码器附带的按键，或外带的软件设置功能置零。

6、需要说明的是，绝对值编码器的零位再往下就是编码的循环最大值，无论是单圈绝对值，还是多圈绝对值，如果置零位，那么再往下（下滑、移动，惯性过冲等），就可能数据一下子跳到最大了，对于高位数的绝对值多圈，可能数据会溢出原来的设定范围。另外，绝对值编码器还有一个旋转方向的问题，置零后，如果方向不对，是从0跳到最大，然后由大变小的。一些进口的编码器尽管带有外部置零功能，但建议还是不要用此功能。（我们碰到很多用进口绝对值编码器会碰到这样的困惑，不要就迷信进口的）。

7、最好的置位方法，预置一个非零位（留下下滑、过冲的余量）并预置旋转方向偏置计算的方法。另外一种方法是置“中”，偏置量就是中点值，置位线与电源正相触后，编码器输出的就是中点位置，这样的行程是/-半全程，在这样的行程范围内，无论旋转方向，确保不会经过零点跳变

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旋转编码器原理及其应用

旋转编码器的原理及其应用摘要：本文介绍了常用编码器的原理、分类以及其应用的注意事项，并以德国P+F公司的编码器产品为参照，重点介绍了增量型编码器和绝对值型编码器的原理及应用，其中绝对值型编码器中以格雷码为主作了详细的介绍。关键词：编码器增量型绝对值格雷码一、前言在自动化领域，旋转编码器是用来检测角度、速度、长度、位移和加速度的传感器。依靠轴杆、齿轮、测量轮或绳缆的控制，线性的移动能被检测。编码器也把实际的机械参数值转换成电气信号，这些电气信号可以被计数器、转速表、PLC和工业PC处理。二、功能原理由玻璃或塑料制成的圆盘被分成透明和非透明的区域，如果一个光源固定在圆盘的一侧，光敏元件固定在另一侧，旋转的移动没有接触就可获得。如果一束光打在透明的区域，接收器接收到，产生脉冲，当光束被黑色区域隔断式，不产生脉冲。发光二极管通常用作光源，发光范围在红外线范围内，光敏二极管或光敏晶体管作为接收器。（见右图）如果按照此原理没有其它功能加入的话，仅能推论出圆盘在转动，旋转的感应或绝对值位置不能被确定。编码器根据它们的功能原理和机械形式和安装系统有不同的区别。 1、功能原理 1.1增量型旋转编码器轴的每圈转动，增量型编码器提供一定数量的脉冲，周期性的测量或者单位时间内的脉冲数可以用来测量移动的速度。如果在一个参考点后面脉冲数被累加，计算值就代表了转动角度或行程的参数。双通道编码器输出脉冲之间相差900。能使接收脉冲的电子设备接收轴的旋转感应信号，因此可用来实现双向的定位控制。另外，三通道增量型编码器每一圈产生一个称之为零位信号的脉冲。旋转增量型编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来计算其位置，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，计数设备计算并记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的产生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。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。 1.2绝对值旋转编码器绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，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。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。特别是在定位控制应用中，绝对值编码器减轻了电子接收设备的计算任务，从而省去了复杂的和昂贵

K热电偶冷端温度补偿实验

实验一K型热电偶冷端温度补偿实验一、实验目的：了解热电偶冷端温度补偿器的原理与补偿方法。二、需用器件与单元：主机箱中的智能调节器单元、电压表、转速调节0~24V电源、15V直流稳压电源；温度源、Pt100热电阻（温度控制传感器）、K热电偶（温度特性实验传感器）、温度传感器实验模板；压力传感器实验模板（作为直流mV信号发生器）、冷端温度补偿器、补偿器专用+5V直流稳压电源。三、基本原理：本实验为K分度热电偶。冷端补偿器外形为一个小方盒，有4个引线端子，4、3接+5V专用电源，2、1输出补偿热电势信号；它的内部是一个不平衡电桥，如图33-1所示。这个直流电桥称冷端温度补偿器，电桥在0oC时达到平衡（亦有20oC平衡）。当热电偶温度升高时（>0oC)热电偶回路电势Uab下降,由于补偿器中,PN呈负温度系数,其正向压降随温度升高而下降,促使2端电位上升,使Vi不变达到补偿目的。图1 热电偶冷端温度补偿器原理四、实验步骤： 1、温度传感器实验模板放大器调零：按图2示意接线。将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节温度传感器实验模板中的Rw2(增益电位器）顺时针转到底，再调节Rw3(调零电位器）使主机箱的电压表显示为0V（零位调好后Rw3电位器旋钮位置不要改动）。关闭主机箱电源。图2 温度传感器实验模板放大器调零接线示意图

2、调节温度传感器实验模板放大器的增益A为100倍：利用压力传感器实验模板的零位偏移电压作为温度实验模板放大器的输入信号来确定温度实验模板放大器的增益A。按图2示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节压力传感器实验模板上的Rw2(调零电位器)，使压力传感器实验模板中的放大器输出电压为0.01V（用主机箱电压表测量）；再将0.01V电压输入到温度传感器实验模板的放大器中，再调节温度传感器实验模板中的增益电位器Rw2（小心：不要误碰调零电位器Rw3），使温度传感器实验模板放大器的输出电压为1.000V（增益调好后Rw2电位器旋钮不要改动）。关闭电源。图3 调节温度实验模板放大器增益A接线示意图 3、将主机箱上的转速调节旋钮（0~24V）顺时针旋转到底（24V）；将调节控制对象开关拨到Rt.Vi位置。将冷端补偿器的专用电源插头插到主机箱侧面的交流220V插座上。按图33-4示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，再合上调节器电源开关和温度源电源开关，将温度源控制在60oC，待电压表显示上升到平衡点时记录数据。再按表1中温度值设置温度源的温度并将放大器的相应输出值填入表中：温度设定方法，按住▲键约三秒，仪表进入“SP”给定值（实验值）设置，此时可按上述方法按↓、↑、←三键设定实验值，使SV窗显示值与AL-1（上限报警）值一致（如100 oC）。图4 K热电偶冷端温度补偿实验接线示意图

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。 /#############################################################

1型,2型,3型运放

1.1型运放就是个积分器，用这种运放来补偿环路，动态特性做不到很好，但很容易调稳定~ 在要求不高的场合，用这种运放可以满足稳压的要求。由于存在零频极点，静态误差也可以得到改善~ 2.2型运放，比较类似PID调节，但不是PID。含有一个零频极点，可以提高低频增益，改善静态误差~ 含有一个低频零点，可以提高相位余量，增大阻尼，降低超调和调节时间~ 含有一个高频极点，提高降噪性能~ 3.这就是I型运放了~ 穿越频率f=1/2pi*R1*C1，直流增益无穷大，考虑到运放的饱和特性，直流增益应该是运放的直流增益~ 4.这个就是二型运放，含有两个极点和一个零点。第一个极点，是零频极点 fp1=1/(2pi*R1*C1)~ 第二个极点，是R2和(C1、C2串联)形成的极点，一般来说C1要远大于C2，C1和C2串联后可以等效成C2，所以这个极点就是Fp2=1/(2pi*R2*C2) 一个零点，由R2和C1组成，也就是F=1/(2pi*R2*C1)~ 5.三型运放了，具体来说，含有三个极点和二个零点~ 含有两个零点~ 第一个零点Fz1由R1、R3串联后和C3组成，也就是Fz1=1/[2pi*(R1+R3)*C3]，实际中R1远大于R3，这个零点可以等效成Fz1=1/(2pi*R1*C3)，这是第一个零点~ 第二个零点由R2和C1组成，也就是Fz2=1/(2pi*R2*C1)~ 这两个零点的作用，不言而喻，用来抵消LC滤波器的双重极点。

常规用法有两种，这两个零点重合，和LC双重极点频率重合，这种计算方法很简单，但也有缺点~ 另外一种用法，就是这两个零点，在LC滤波器的双重极点左右侧形成双架，一个在前，一个在后，计算会复杂些~ 在这里提一个问题，这两个零点，哪个在前比较好些呢？ 6. 常规用法在轻载状态下，突然加电的情况下，容易发生震荡，当然这是理论上的，实际上还没遇到过~ 7.3型运放，又叫双极点双零点补偿器（不包括零频极点）第一个极点，也就是零频极点：由R1和（C1、C2并联）形成，极点也就是Fp1=1/[2pi*R1*(C1+C2)]，C1、C2并联可以等效C1（在C1远大于C2的情况下）,所以这个零频极点可以等效成： Fp1=1/(2pi*R1*C1)~ 这个零频极点非常重要，它可以提高系统的低频增益，从而改善静态误差。R1和C1的乘积越小，改善效果越好~ 另外两个极点是这样~ 第一个极点由R3和C3组成，也就是Fp1=1/(2pi*R3*C3)~ 第二个极点由R2和C1、C2串联组成，一般来说C1远大于C2，C1和C2串连的效果可以等效成C2，这个极点可以表示成Fp2=1/(2pi*R2*C2)~ 这两个极点的位置，相对容易确定~ 第一个极点用来抵消滤波电容的ESR零点~ 第二个极点用来放在高频，一般来说放在希望的开环截至频率处，或者放在1/2开关频率处均可以，这个极点主要用来提高系统的抗噪声性能，位置比较灵活。它对相位的影响，是在它所在频率的1/10就开始影响~

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。。。

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

旋转编码器的原理及应用

旋转编码器的原理及应用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。什么是光电编码器? 工作原理:当光电编码器的轴转动时A、B两根线都产生脉冲输出,A、B两相脉冲相差90度相位角，由此可测出光电编码器转动方向与电机转速。如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转,否则为反转.Z 线为零脉冲线,光电编码器每转一圈产生一个脉冲.主要用作计数。A线用来测量脉冲个数,B线与A线配合可测量出转动方向. N为电机转速Δn=ND测-ND理例如:我们车的速度为1.5m/s,轮子的直径220mm，C=D*Pi，电机控制在21.7转/秒,根据伺服系统的指标, 设电机转速为1500转/分,故可求得当ND=21.7*60=130转/分时，光码盘每秒钟输出的脉冲数为： PD=130×600/60=1300个脉冲当测出的脉冲个数与计算出的标准值有偏差时,可根据电压与脉冲个数的对应关系计算出输出给伺服系统的增量电压△U，经过D/A转换，再计算出增量脉冲个数，等下减去。当运行时间越长路线越长，离我们预制的路线偏离就多了。这时系统起动位置环，通过不断测量光电编码器每秒钟输出的脉冲个数，并与标准值PD（理想值）进行比较，计算出增量△P并将之转换成对应的D/A 输出数字量，通过控制器减少输个电机的脉冲个数，在原来输出电压的基础上减去增量，迫使电机转速降下来，当测出的△P近似为零时停止调节，这样可将电机转速始终控制在允许的范围内。

编码器如何进行标零

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： 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：

案例五旋转编码器的安装与应用

案例五旋转编码器的安装与应用 1．项目训练目的掌握旋转编码器的安装与使用方法。 2．项目训练设备旋转编码器及相应耦合器一套。 3．项目训练内容先熟悉旋转编码器的使用说明书。 (1)旋转编码的安装步骤及注意事项 ①安装步骤：第一步：把耦合器穿到轴上。不要用螺钉固定耦合器和轴。第二步：固定旋转编码器。编码器的轴与耦合器连接时，插入量不能超过下列值。 E69-C04B型耦合器，插入量 5.2mm；E69-C06B型耦合器，插人量 5.5mm；E69-Cl0B型耦合器，插入量7.lmm。第三步：固定耦合器。紧固力矩不能超过下列值。E69-C04B型耦合器，紧固力矩2.0kfg?cm；E69-C06B型耦合器，紧固力矩 2.5kgf?cm；E69B-Cl0B型耦合器，紧固力矩4.5kfg?cm。第四步：连接电源输出线。配线时必须关断电源。第五步：检查电源投入使用。 ②注意事项: 采用标准耦合器时，应在允许值内安装。如图5-1所示。图5-1 标准耦合器安装连接带及齿轮结合时，先用别的轴承支住，再将旋转编码器和耦合器结合起来。如图 5-2所示。图5-2 旋转编码器安装齿轮连接时，注意勿使轴受到过大荷重。用螺钉紧固旋转编码器时，应用5kfg?cm左右的紧固力矩。固定本体进行配线时，不要用大于3kg的力量拉线。可逆旋转使用时，应注意本体的安装方向和加减法方向。把设置的装置原点和编码器的Z相对准时，必须边确定Z相输出边安装耦合器。使用时勿使本体上粘水滴和油污。如浸入内部会产生故障。 (2)配线及连接

①配线应在电源0FF状态下进行。电源接通时，若输出线接触电源线，则有时会损坏输出回路。 ②若配线错误，则有时会损坏内部回路，所以配线时应充分注意电源的极性等。 ③若和高压线、动力线并行配线，则有时会受到感应造成误动作或损坏。 ④延长电线时，应在10m以下。还由于电线的分布容量，波形的上升、下降时间会延长，所以有问题时，应采用施密特回路等对波形进行整形。还有为了避免感应噪声等，也要尽量用最短距离配线。集成电路输人时，要特别注意。 ⑤电线延长时，因导体电阻及线间电容的影响。波形的上升、下降时间变长，容易产生信号间的干扰(串音)，因此应使用电阻小、线间电容低的电线(双绞线、屏蔽线)。

温度传感器的连接与信号获取

情景五温度传感器的连接与信号获取任务1：炉温检测 5.1.1任务目标使学生了解炉温检测器件、测温范围和测温电路。 5.1.2任务内容针对炉温检测要求，确定温度传感器。分析制定安装位置、实施效果检测方案，成本分析。学生现场安装、连接和调测传感器电路。 5.1.3知识点热电偶传感器是一种自发电式传感器，测量时不需要外加电源，直接将被测量转换成电势输出。使用十分方便，常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。它的测温范围很广，常用的热电偶测温范围为－50℃～＋1600℃，某些特殊热电偶最低可测－270℃，最高可达＋2800℃。它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。一、热电偶的外形结构、种类和特性（一）常用热电偶的外形各种普通装配型热电偶的外形如下图所示。各种普通装配型热电偶接线盒引出线套管不锈钢保护套管热电偶工作端固定螺纹

各种铠装型热电偶的外形如下图所示。各种防爆型热电偶的外形如图所示。（二）热电偶的结构接线盒固定装置 B -B 金属导管绝缘材料 A 放大 A B B 各种防爆型热电偶（a ）（b ）热电偶的结构（a ）普通热电偶；（b ）铠装热电偶各种铠装型热电偶

（三）热电偶的分类 1．热电偶的结构分类：（1）普通热电偶：普通热电偶一般由热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒等几部分组成。常用于测量气体、蒸气和各种液体等介质的温度。（2）铠装热电偶：铠装热电偶又称缆式热电偶，此种热电偶是将热电极、绝缘材料连同保护管一起拉制成型，经焊接密封和装配等工艺制成的坚实的组合体。可做得很细、很长，可弯曲，外径小到1～3mm。主要特点是测量端热容量小、动态响应快、绕性好、强度高。 2．热电偶的种类：（1）标准型热电偶：标准型热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶。标准热电偶有配套显示仪表可供选用。国际电工委员会（IEC）向世界各国推荐了8种热电偶作为标准型热电偶。表2-1是它们的基本特性。热电偶名称的含义如下：标准型热电偶及基本特性

编码器基础知识

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：

旋转编码器在S7-200的应用

运行工作方式，机器大概情况，机器共18个工位，每个工位为一个机器过程，一个工件为5米（误差1CM）要求用2000线的轴式旋转编码器通过PLC协调控制完成每个工件。每个工位都有一个人，1个绿启动按钮。一个绿灯，1个红色急停按钮，1个红灯。当1号工人按1号启动按钮后1号指示灯亮，2号工人按2号启动按钮后2号指示灯亮，直到第18个工人都按启动按钮后18灯全亮，机器开始运转，自动运转到5米后停止。绿灯全灭（记米自动复位）等待18个工人下一次继续给18个运行信号后运行。（红色按钮为紧急停车按钮：当工件工作到一半时紧急停车，手动不复位情况下，8个工人动启动后机器可继续当前的米数运转。手动复位则重新开始）当18个工人无论哪个工人按红色按钮时机器立即停机（此时红色指示灯全亮，红色按钮释放后指示灯全灭）机器再次启动需18个工人都给启动信号才能运行。18个红色按钮共用PLC一个点。如果点富裕的话18个红按钮分为3组，一组6个共用一个点，用3个点实现这个功能。变频器运行过程，当给变频器运行信号时变频器缓慢启动逐渐加速到高速，指定记米到达时变频器缓慢减速到低速运行，记米到达后变频器立即停止刹车，18个工位如果少几个工位的把那几个工位短接，要不影响工作。

程序分为3部分，主程序，指示灯输出，初始化。初始化中有两个中断程序，分别为当前值=设定值时中断以及复位时产生的中断。高速计数器HDEF的通道是HSC0，意思为编码器的A、B相接I0.0、I0.1，复位接在I0.2。事件号是10，意思是选择A/B正交计数器。中断ATCH的事件号12代表当前值=设定值时中断。事件号28代表HSC0当I0.2高电平时产生中断。主程序：

旋转编码器定位使用说明

充注小车、运载小车定位使用说明定位原理：旋转编码器定位与老式的旋转变压器一样，实际上是一个计数器。我们目前使用的OMRON旋转编码器每旋转一周，能精确地发出1024脉冲，PLC依据旋转编码器发出的脉冲进行计数，再乖以固定机械变比与旋转半径的系数，就可以得出脉冲与实际行走距离的线性对应关系。 PLC利用高速计数模块QD62D读取旋转编码器的值并进行数字化处理，可以将脉冲数值转换成实际的距离值如mm。目前我们设备都是利用旋转编码器的原始值进行处理的，所有触模屏上的距离值均为脉冲值而非实际距离值，这样在处理数据时比较方便直观。根据这一对应关系利用普通变频器控制一般的三相鼠笼电机就能实现精度在1毫米左右定位系统，可以在许多定位要求不高的控制领域使用。使用方法：依据上述原理，定位系统定位首先必须选择一个参考点，以这点作为基准点，其它所有设置点均为到这一点的相对距离。当基点信号取的不稳定或不好，就会影响整个定位过程。旋转编码器由一个联轴器与一套齿轮机构组合成一套测量机构。由于齿轮与齿轮之间存在间隙，运行一段时间后就会有误差积累，造成定位不准，这时不要改变屏上设定数据，而是在运行机构运行一段时间后，让运行机构回到基点，进行一次清零，就可以消除积累误差。旋转编码器定位机构的故障主要有定位不准、或运行数据无变化等等。定位不准主要是由测量机构之间的间隙，联轴器、齿轮相对打滑。一种定位不准就是干扰，现场已采用了一端接地的屏蔽等措施。出错时请严格检查测量线路（包抱QD62D联接器）有无断线、短路、屏蔽不严、模块供电电压不足等问题。还有一种定位不准表现在：由于测量机构所能测量的最大频率不超过500KHz，因此对于变化速度太快脉冲系统不能及时测量，造成定位不准。因此系统要运行平稳，不能有速度突变。

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；

动力工程测试技术及仪表复习模拟题答案

《动力工程测试技术及仪表》复习模拟试题标准答案一、填空题 1、某待测水头约为90米,现有0.5级0～2.94?106Pa 和1.0级0～0.98?106Pa 的两块压力表，问用哪一块压力表测量较好？答: 后者。 2、对某一物理量x进行N次测量，测量值x i与其出现的次数N i满足一定的规律，误差分布呈对称性、单峰性、有界性的特点。 3、任意两种均质导体A、B，分别与均质材料C连接组成热电偶回路，若热电势分别为 E AC(T,T0)和E CB(T,T0)，则导体A、B组成的热电偶的热电势为：E AC（T，T0）+ E CB（T，T0）。 4、用铜和康铜分别与铂相配构成热电偶，热电势E铜-康铜（100，0）=1.10mV，E铜-铂（100，0）=0.75mV，E康铜-铂（100，0）=-0.35mV 。 7、弹簧管压力计中游丝的作用是：恢复、导电、径向间隙小。 9、标准节流装置由节流元件、取压设备、后面的直管段三部分组成，孔板取压有角接取压；法兰取压和径距取压三种方式。 10、气体的体积流量q v 。 11、系统的绝对误差传递公式为 12、根据统计学原理，随机误差服从_统计规律__，因而可采用_统计法则__对含有随机误差的测量结果加以表达。 15、某种铜热敏电阻30℃时的电阻值R1＝1.812kΩ，35℃时的电阻值R2＝1.510kΩ，那么热敏电阻在32℃时的电阻值为：1.683 kΩ。 16、氧化锆氧量计安装方式分为抽出式和___直插式__。 20、红外气体分析仪工作原理是：被测气体对红外线的吸收程度,来对多组分混合气体进行定量分析。 22、请指出下列误差属于哪类误差（系统误差、随机误差、粗大误差）。（1）用一块万用表测量同一电压，重复测量15次后所得的结果误差。（2）观测者抄写记录时错写了数据造成的误差。（3）在流量测量中，流体温度、压力偏离设计值造成的流量误差。 23、常用的压力传感器有：应变式、压电式、压阻式、电感式和电容式等型式。 24、某压力表的量程是20MPa，测量值的误差不允许超过0.05 MPa，则仪表的精度为0.25级。 25、标准误差、平均误差、或然误差、极限误差落在所属范围内的概率大小顺序依次为（用“>”或“<”排列）极限误差>标准误差>平均误差>或然误差。 26、热电偶是基于塞贝克效应原理发展起来的一种测温传感器，两种不同导体A、B组成的闭合回路，当A、B两接点的温度不同时，回路中会产生热电势，研究表明热电势是由温差电势和接触电势两种电势组成。 32、热电阻测温常采用“三线制”接法，其目的在于消除连接导线电阻造成的附加误差。 34、激光多普勒效应是指：一定频率的激光照射到具有一定速度的运动粒子上，粒子对光有散射作用，散射光的频率与直射光的频率有一定的偏差，其频移量与运动粒子的速度成正比，只要测得频移，就可算出流速。

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：

万能增量式光电编码器控制的伺服电机零位调整技巧

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.

旋转编码器应用注意事项

旋转编码器应用注意事项有网友问：增量旋转编码器选型有哪些注意事项？应注意三方面的参数： 1．械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积；工作环境防护等级是否满足要求。 2．分辨率，即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求。 3．电气接口，编码器输出方式常见有推拉输出（F型HTL格式），电压输出（E），集电极开路（C，常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出。其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。 ■二．※有网友问：请教如何使用增量编码器？ 1，增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，数目从 6到5400或更高，脉冲数越多，分辨率越高；这是选型的重要依据之一。 2，增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B和Z，一般采用 TTL电平，A脉冲在前，B脉冲在后，A,B脉冲相差90度，每圈发出一个Z脉冲，可作为参考机械零位。一般利用A超前B或B超前A进行判向，我公司增量型编码器定义为轴端看编码器顺时针旋转为正转，A超前B为90°，反之逆时针旋转为反转B超前A为90 °。也有不相同的，要看产品说明。 3，使用PLC采集数据，可选用高速计数模块；使用工控机采集数据，可选用高速计数板卡；使用单片机采集数据，建议选用带光电耦合器的输入端口。 4，建议B脉冲做顺向（前向）脉冲，A脉冲做逆向（后向）脉冲，Z原点零位脉冲。 5，在电子装置中设立计数栈。 ■三．※关于户外使用或恶劣环境下使用有网友来email问，他的设备在野外使用，现场环境脏，而且怕撞坏编码器。我公司有铝合金（特殊要求可做不锈钢材质）密封保护外壳，双重轴承重载型编码器，放在户外不怕脏，钢厂、重型设备里都可以用。不过如果编码器安装部分有空间，我还是建议在编码器外部再加装一防护壳，以加强对其进行保护，必竟编码器属精密元件，一台编码器和一个防护壳的价值比较还是有一定差距的。 ■四．※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；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。