增量旋转编码器选型和使用注意事项
编码器说明书
编码器说明书编码器是一种电子设备，可以将输入的模拟信号或数字信号转化成数字编码形式的信号输出。
它广泛应用于自动控制系统、数码通信和计算机控制等领域。
本说明书将为您介绍编码器的工作原理、应用范围及相关注意事项。
一、工作原理编码器是一种将运动或位置转化为数字信号的设备。
根据测量方式不同，编码器可以分为绝对编码器和增量编码器两种类型。
1.绝对编码器绝对编码器的输出码对应每个位置的最终精确位置信息。
当绝对编码器固定在系统中时，无需执行位置确认程序。
2.增量编码器增量编码器的输出码程式的位置变化。
通常，编码器会在一定的方向上旋转并且会感应这种旋转运动，并按照每个旋转位置产生指定的输出。
主要应用于运动与位置控制反馈系统。
二、应用范围编码器广泛应用于工业、航空、军事和医疗等领域。
以下是一些常见的应用场景：1. 工业生产对于制造业来说，编码器可以用于测量生产过程中的运动和位置。
例如，在机器人工厂中。
编码器可以测量机器人臂的运动，从而确保它的运动达到预期目标。
2. 汽车制造在汽车工业中，编码器可以用于测量引擎的转速与车轮的位置。
这对确保汽车在行驶时稳定且方向正确非常重要。
3. 聚光器激光聚光器通常瞄准特定的对象并进行一定的处理。
编码器可用于确定要聚焦的对象的位置。
4. 医疗科技在医疗设备领域，编码器可用于监测和操作手术工具的位置，并能够使手术更加精确。
5. 航空在飞机上，编码器可用于测量飞机在空中的位置与角度，从而确保飞机始终位于正确的位置上。
三、注意事项1.安装要求安装编码器应当遵循以下几个原则：a) 安装编码器的位置必须与被测量的物体保持稳定。
b) 安装编码器的地方应该保持干燥，不能碰撞或扭曲。
2. 选型要求选型时需要注意以下几点：a) 计算并确定测量结果的最小要求；b) 深入了解所要求的测量任务和要求精确度的范围；c) 确定所要测量的位置和承受压力的方向及大小。
3. 操作要求a) 高强度振动会影响编码器的输出精度，避免地震、震荡等环境；b) 编码器需要经常进行维护，防止灰尘和杂物进入设备内部；c) 禁止在未关闭电源的情况下进行拆卸安装等操作。
增量式编码器
增量编码器概述工作原理： 增量编码器是一种将旋转位移转换为一连串数字脉冲信号的旋转式传感器。
这些脉冲用来控制角位移。
在Eltra 编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。
读数系统以由交替的透光窗口和不透光窗口构成的径向分度盘（码盘）的旋转为依据，同时被一个红外光源垂直照射，光把码盘的图像投射到接收器表面上。
接收器覆盖着一层衍射光栅，它具有和码盘相同的窗口宽度。
接收器的工作是感受光盘转动所产生的变化，然后将光变化转换成相应的电变化。
再使低电平信号上升到较高电平，并产生没有任何干扰的方形脉冲，这就必须用电子电路来处理。
读数系统通常采用差分方式，即将两个波形一样但相位差为180°的不同信号进行比较，以便提高输出信号的质量和稳定性。
读数是再两个信号的差别基础上形成的，从而消除了干扰。
增量编码器 增量编码器给出两相方波，它们的相位差90°，通常称为A 通道和B 通道。
其中一个通道给出与转速相关的信息，与此同时，通过两个通道信号进行顺序对比，得到旋转方向的信息。
还有一个特殊信号称为Z 或零通道，该通道给出编码器的绝对零位，此信号是一个方波与A 通道方波的中心线重合。
增量型编码器精度取决于机械和电气两种因素，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。
确定编码器精度的测量单位是电气上的度数，编码器精度决定了编码器产生的脉冲分度。
以下用360°电气度数来表示机械轴的转动，而轴的转动必须是一个完整的周期。
要知道多少机械角度相当于电气上的360度，可以用下列公式来计算： 电气360 =机械360°/n °脉冲/转图：A 、B 换向时信号编码器分度误差是以电气角度为单位的两个连续脉冲波的最大偏移来表示。
误差存在于任何编码器中，这是由前述各因素引起的。
Eltra 编码器的最大误差为±25电气角度（在已声明的任何条件下），相当于额定值偏移±7%，至于相位差90°（电气上）的两个通道的最大偏差为±35电气度数相当于额定值偏移±10%左右。
旋转编码器的那些事？旋转编码器的常见问题
旋转编码器的那些事？旋转编码器的常见问题问题①：什么是旋编的分辨率？分辨率又称位数、脉冲数、几线制（绝对型编码器中会有此称呼），对于增量型编码器而言就是轴旋转一圈编码器输出的脉冲个数；对于绝对型编码器来说，则相当于把一圈360°等分成多少份，例如分辨率是256P/R，则等于把一圈360°等分成了256，每旋转1.4°左右输出一个码值。
分辨率的单位是P/R。
问题②：什么是输出相？增量型指输出信号数。
包括1相型（A相）、2相型（A相、B 相）、3相（A相、B相、Z相）。
Z相输出1次即输出1次原点用的信号。
问题③：什么是输出相位差？轴旋转时，将A相、B相各信号相互间上升或下降中的时间偏移量与信号1周期时间的比，或者用电气角表示信号1周期为360°。
A相、B相用电气角表示为90°的相位差。
问题④：什么是CW/CCW？CW即顺时针旋转（Clock Wise）的方向，如下图所示。
在这个旋转方向中，通常增量型为A相比B相先进行相位输出，绝对型为代码增加方向与CW反方向旋转时为CCW （Counter Clock Wise），如下图所示。
在这个旋转方向中，通常增量型为B相比A相先进行相位输出，绝对型为代码减少方向。
问题⑤：什么是最高响应频率和允许最高转速？最高响应频率就是编码器电气上最大能响应的频率数，如果在高于这个参数的频率下使用，则编码器内部电路会无法响应，会导致编码器漏脉冲的现象发生，最高响应频率单位为Hz。
允许最高转速就是指编码器的轴机械运动时，所能承受的最高转速，高于这个参数，则编码器的轴可能会损坏。
允许最高转速单位为r/min。
注意：实际使用时，这两项参数都需考虑，必须都小于这两相参数规定的值，才能正常使用。
问题⑥：什么是上升时间、下降时间？上升时间：输出脉冲从10%上升到90％的时间。
下降时间：输出脉冲从90%下降到10％的时间。
问题⑦：旋转编码器的输出形式集电极开路输出、电压输出、互补输出和线性驱动输出的区别是什么？集电极开路输出是以输出电路的晶体管发射极作为公共端，并且集电极悬空的输出电路。
ENCODER (P+F) 倍加福编码器介绍
旋转编码器—基础及注意事项P+F FA 2009.03内容一、编码器分类1.1 增量式编码器 1.2 绝对值编码器 1.3 防爆编码器二、编码器选型注意事项2.1 机械因素 2.2 环境因素 2.3 电气因素三、编码器使用注意事项3.1 安装注意事项 3.2 供电注意事项 3.3 软件设置 3.4 屏蔽的铺设2009.03P+F FAPage 2编码器简介• 什么是旋转编码器?– 把旋转机械参数转换为电气信号输出的数字式传感电子设备 ； – 用于旋转或直线等运动的监测，反馈角度、位置、速度和加速 度等机械参数。
ϕ, ω, n调制光调制电流频率脉冲2009.03P+F FAPage 3一、编码器分类旋转编码器增量型 绝对值单圈 轴套型 实心轴 半空轴 轴套型 实心轴多圈 半空轴防爆编码器：隔爆型、本安型、 防爆编码器：隔爆型、本安型、无火花型2009.03P+F FAPage 41.1 增量式编码器• 增量式编码器– 轴旋转一定角度，提供相应数量的脉冲；单位时间内的脉冲数可以用来 测量轴的转速； – 增量式编码器检测旋转中的相对位置变化时，需要一个参考起点，并进 行脉冲数的累加； 供电或电气受到扰动干扰时，脉冲计数将产生错误； 故障停车后，无法找回事故发生时的位置。
– 最大分辨率5000PPR，200kHz2009.03P+F FAPage 51.1 增量式编码器 – 信号输出• 反向通道– 用于抑制噪声干扰，改善了信号的传输可靠性，选型时优先选择6 通道 输出的编码器；干扰脉冲 信号 反向信号 耦合后的无干扰信号2009.03P+F FAPage 61.1 增量式编码器 – 信号输出• 推挽式输出 推挽式输出：组合了NPN和PNP输出方式– 提高了脉冲的上升沿宽度，改善了脉冲输出特性； – 具有较好的抗干扰能力，高速传输，距离更远； – 适用于中等开关频率范围的应用；• RS 422 线驱动：数据通过互补的两差分通道进行传输和接收 线驱动：– 用于干扰较严重的场合或长距离传输； – 用来替换TTL输出方式时，不使用反向通道；2009.03P+F FAPage 71.2 绝对值编码器• 绝对值编码器– 不产生脉冲，而是一串数据码，为每一个轴的位置提供一个 独一无二的编码数字值； ☺ 减轻了电子接收设备的计算任务； ☺ 当机器合上电源或电源故障后，有位置记忆功能； – 单圈分辨率最高16位(65536步) – 多圈分辨率最高14位(16384圈)，总分辨率30位2009.03P+F FAPage 81.2 绝对值编码器 接口分类 绝对值编码器–接口分类： 接口分类： – SSI – AS-I – CANOPEN – DEVICENET – ETHERNET – 并行 – PROFIBUS-DP2009.03P+F FAPage 91.3 防爆编码器• 隔爆型 (Ex d)– 隔爆外壳可以承受爆炸性混合气体爆炸产生的压力，并且可以阻止 爆炸从壳体内传播到壳体外； – 设备可能含有易产生电弧、火花或易燃部件，但能保证爆炸仅限于 设备内部； – 1 区防爆，应用于正常运行时可能会出现气体、粉尘形式的爆炸性混 合物的场所。
编码器使用与设置要点
从增量值编码器到绝对值编码器旋转增量值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，只有错误的生产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。
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。
绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。
这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。
从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器旋转单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。
如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对值编码器。
编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。
SICK增量旋转编码器选型手册
43.1 (1.70)
Ø 60 (2.36) 3 x 120°
Ø0.05 C
其它公差遵循DIN ISO 2768-mk标准 电缆直径- =5.6±0.2mm 弯曲半径 R=30mm
3 x M4 (6-deep)
Ø 48±0.05 (1.89)
夹紧法兰型外形尺寸图，M12 或 M23 插头式
3 x M4 Ø 48±0.05 (1.89) (6-deep)
01000 01024 01250
00200 02048
B型-可选择的分辨率 00050 00100 00200 00250
00300 00314 00360
00500 00512 00720
01000 01024 01250
00200 02048 02500 03600
04000 04096 05000
外壳防护等级IEC60529
质量 EMC5)
DFS60 实心轴，夹紧法兰型 O/ 60mm O/ 10 x 19 mm 0,5 Ncm 0,3 Ncm 6,2 gcm2
5 x 105 rad/s2 径向 轴向 3 x 109 圈
90% 冲击3) 振动4) 外壳部分 实心轴部分 0.3kg
E
10,000 min-1 80 N 40 N
DFS60全系列产 品
DFS60夹紧法 兰型 外形 尺 寸 ： 10× 19mm
DFS60伺服法 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ型
运
外形尺寸： 6×10mm
动
控
制
DFS60盲孔型
传
轴径范围： 8- 15mm
感
器
分辨率： 电气输出接口： 最大转动速度： 工作温度范围： 最大输出频率： 外壳防护等级：
增量式编码器的工作原理与使用方法
增量式编码器的工作原理与使用方法1.工作原理旋转编码器是一种采用光电等方法将轴的机械转角转换为数字信号输出的精密传感器，分为增量式旋转编码器和绝对式旋转编码器。
光电增量式编码器的工作原理如下：随转轴一起转动的脉冲码盘上有均匀刻制的光栅，在码盘上均匀地分布着若干个透光区段和遮光区段。
增量式编码器没有固定的起始零点，输出的是与转角的增量成正比的脉冲，需要用计数器来计脉冲数。
每转过一个透光区时，就发出一个脉冲信号，计数器当前值加1,计数结果对应于转角的增量。
增量式编码器的制造工艺简单，价格便宜，有时也用来测量绝对转角。
2.增量式编码器的分类1）单通道增量式编码器内部只有一对光电耦合器，只能产生一个脉冲序列。
2）AB相编码器内部有两对光电耦合器，输出相位差为90。
的两组脉冲序列。
正转和反转时两路脉冲的超前、滞后关系刚好相反。
由下图可知，在B相脉冲的上升沿，正转和反转时A相脉冲的电平高低刚好相反，因此使用AB相编码器，PLC可以很容易地识别出转轴旋转的方向。
需要增加测量的精度时，可以采用4倍频方式，即分别在A、B相波形的上升沿和下降沿计数，分辨率可以提高4倍，但是被测信号的最高频率相应降低。
3）三通道增量式编码器内部除了有双通道增量式编码器的两对光电耦合器外，在脉冲码盘的另外一个通道有1个透光段，每转1圈，输出1个脉冲，该脉冲称为Z相零位脉冲，用做系统清零信号，或坐标的原点，以减少测量的积累误差。
2.编码器的选型首先根据测量要求选择编码器的类型,增量式编码器每转发出的脉冲数等于它的光栅的线数。
在设计时应根据转速测量或定位的度要求，和编码器的转速，来确定编码器的线数。
编码器安装在电动机轴上，或安装在减速后的某个转轴上，编码器的转速有很大的区别。
还应考虑它发出的脉冲的最高频率是否在PLC的高速计数器允许的范围内。
3.编码器与PLC高速计数器的配合问题以S7-200为例，使用单通道增量式编码器时，可选高速计数器的单相加/减计数器模式（模式0~5），可细分为有/无外部方向输入信号、有/无复位输入和有/无启动输入信号。
DBS36-50增量旋转编码器选型手册(中文版)
连接类型
空载工作电流
空载最大功耗
7 V ... 30 V，TTL/RS422 7 V ... 30 V，HTL/推挽式 7 V ... 27 V，HTL/推挽式，3通道 4.5 V ... 30 V，NPN开路集电极，3通道
最大负载电流
开路集电极 TTL/HTL
最大输出频率 参考信号数量 参考信号位置 反极性保护
D
1)
B
S
3
6
E
-
S
线芯数量取决于电气接口：A，C，E：8-芯；G，P，R：5-芯 2) 其它线数按需定制
8015321/2015-07-15 如有变更，恕不另行通知
编码器 | SICK
F-7
DBS36 增量型编码器
空心轴
机械设计 B 盲孔空心轴，Ø 8 mm1) 电气接口 A 4.5 … 5.5 V，TTL/RS-422，6通道 C 7 … 30 V，TTL/RS-422，6通道 E 7 … 30 V，HTL/推挽式，6通道 G 7 … 27 V，HTL/推挽式，3通道 P 4.5 … 5.5 V，NPN开路集电极，3通道 R 4.5 … 30 V，NPN开路集电极，3通道 连接类型 J 5芯或8芯通用电缆，0.5 m2) K 5芯或8芯通用电缆，1.5 m2) L 5芯或8芯通用电缆，3 m2) M 5芯或8芯通用电缆，5 m2) N 5芯或8芯通用电缆，10 m2) P 8芯通用电缆，0.5 m，带8芯M12公插头 Q 8芯通用电缆，0.5 m，带12芯M23公插头 定子联轴器（弹簧片） 0 标准定子联轴器（弹簧片） 分辨率 每圈线数0010 ... 2500可选。详情请参见“每圈线数”3)
F-6
编码器 | SICK
8015321/2015-07-15 如有变更，恕不另行通知
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增量旋转编码器选型和使用注意事项
一、增量旋转编码器选型注意事项
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、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，但具体情况要看产品说明。
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。
编码器, 旋转编码器。