编码器内部PNP-NPN详解说明-有图示
编码器详细介绍与编程指导
增量型编码器与绝对型编码器的区分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。
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。
编码器知识详解
编码器主要分类编码器可按以下方式来分类。
1、按码盘的刻孔方式不同分类（1）增量型:就是每转过单位的角度就发出一个脉冲信号（也有发正余弦信号，然后对其进行细分，斩波出频率更高的脉冲），通常为A相、B 相、Z相输出，A相、B相为相互延迟1/4周期的脉冲输出，依据延迟关系可以区分正反转，而且通过取A相、B相的上升和下降沿可以进行2或4倍频；Z相为单圈脉冲，即每圈发出一个脉冲。
（2）肯定值型:就是对应一圈，每个基准的角度发出一个与该角度对应二进制的数值，通过外部记圈器件可以进行多个位置的记录和测量。
2、按信号的输出类型分为:电压输出、集电极开路输出、推拉互补输出和长线驱动输出。
3、以编码器机械安装形式分类（1）有轴型:有轴型又可分为夹紧法兰型、同步法兰型和伺服安装型等。
（2）轴套型:轴套型又可分为半空型、全空型和大口径型等。
4、以编码器工作原理可分为:光电式、磁电式和触点电刷式。
常见故障1、编码器本身故障:是指编码器本身元器件消失故障，导致其不能产生和输出正确的波形。
这种状况下需更换编码器或修理其内部器件。
2、编码器连接电缆故障:这种故障消失的几率最高，修理中常常遇到，应是优先考虑的因素。
通常为编码器电缆断路、短路或接触不良，这时需更换电缆或接头。
还应特殊留意是否是由于电缆固定不紧，造成松动引起开焊或断路，这时需卡紧电缆。
3、编码器+5V电源下降:是指+5V电源过低，通常不能低于4.75V，造成过低的缘由是供电电源故障或电源传送电缆阻值偏大而引起损耗，这时需检修电源或更换电缆。
4、肯定式编码器电池电压下降:这种故障通常有含义明确的报警，这时需更换电池，假如参考点位置记忆丢失，还须执行重回参考点操作。
5、编码器电缆屏蔽线未接或脱落:这会引入干扰信号，使波形不稳定，影响通信的精确性，必需保证屏蔽线牢靠的焊接及接地。
6、编码器安装松动:这种故障会影响位置掌握精度，造成停止和移动中位置偏差量超差，甚至刚一开机即产生伺服系统过载报警，请特殊留意。
编码器内部PNP NPN详解说明书 有图示
编码器输出信号类型一般情况下，从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低，波形也不规则，不能直接用于控制、信号处理和远距离传输，所以在编码器内还需要对信号进行放大、整形等处理。
经过处理的输出信号一般近似于正弦波或矩形波，因为矩形波输出信号容易进行数字处理，所以在控制系统中应用比较广泛。
增量式光电编码器的信号输出有集电极开路输出、电压输出、线驱动输出和推挽式输出等多种信号形式。
1集电极开路输出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。
根据使用的晶体管类型不同，可以分为NPN集电极开路输出（也称作漏型输出，当逻辑1时输出电压为0V，如图2-1所示）和PNP集电极开路输出（也称作源型输出，当逻辑1时，输出电压为电源电压，如图2-2所示）两种形式。
在编码器供电电压和信号接受装置的电压不一致的情况下可以使用这种类型的输出电路。
图2-1 NPN集电极开路输出图2-2 PNP集电极开路输出对于PNP型的集电极开路输出的编码器信号，可以接入到漏型输入的模块中，具体的接线原理如图2-3所示。
注意：PNP型的集电极开路输出的编码器信号不能直接接入源型输入的模块中。
图2-3 PNP型输出的接线原理对于NPN型的集电极开路输出的编码器信号，可以接入到源型输入的模块中，具体的接线原理如图2-4所示。
注意：NPN型的集电极开路输出的编码器信号不能直接接入漏型输入的模块中。
图2-4 NPN型输出的接线原理2.2电压输出型电压输出是在集电极开路输出电路的基础上，在电源和集电极之间接了一个上拉电阻，这样就使得集电极和电源之间能有了一个稳定的电压状态，如图2-5。
一般在编码器供电电压和信号接受装置的电压一致的情况下使用这种类型的输出电路。
图2-5电压输出型2.3推挽式输出推挽式输出方式由两个分别为PNP型和NPN型的三极管组成，如图2-6所示。
当其中一个三极管导通时，另外一个三极管则关断，两个输出晶体管交互进行动作。
增量型编码器的工作原理
1.编码器内部原理：2.编码器信号波形3.NPN与PNP型NPN：negative positive negative PNP: positive negative positivePositive：正极的，积极的negative：负极的，消极的NPN型的输出的信号是0V的，PNP型的输出的信号是24V的。
4.格雷码与二进制码二进制从十进制的7转换成8时二进制码的每一位都要变，使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。
例7:0111→8:1000格雷码（Gray）：它是一种绝对编码方式，典型格雷码是一种具有反射特性和循环特性的单步自补码，它的循环、单步特性消除了随机取数时出现重大误差的可能，它的反射、自补特性使得求反非常方便。
格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式。
格雷码在相邻位间转换时，只有一位产生变化。
它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。
例：0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010……但是计算机只能识别2进制码，因此在读取格雷码后还要将格雷码转换成二进制码。
5.格雷码转换二进制码二进制码->格雷码（编码）：从最右边一位起，依次将每一位与左边一位异或(XOR)，作为对应格雷码该位的值，最左边一位不变(相当于左边是0)；格雷码-〉二进制码（解码）：从左边第二位起，将每位与左边一位解码后的值异或，作为该位解码后的值（最左边一位依然不变）.1 1 0 1 (格雷码)| / / /| XOR XOR XOR| / | / | / |V V V V1 0 0 1 (2进制码)例：1101→1001、0101→0110*************************程序算法*************************1）将待转换的格雷码右移1位，并与原数异或。
此步可将最左2位转换完毕。
2）将结果再次右移1位，并与原数异或。
增量式编码器工作原理超详细图解
增量式编码器工作原理超详细图解返回列表←增量式编码器工作原理超详细图解文章来源：发布时间：2019/04/12 点击数：3123 旋转编码器是由光栅盘（又叫分度码盘）和光电检测装置（又叫接收器）组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光栅盘与电机同轴，电机旋转时，光栅盘与电机同速旋转，发光二极管垂直照射光栅盘，把光栅盘图像投射到由光敏元件构成的光电检测装置（接收器）上，光栅盘转动所产生的光变化经转换后以相应的脉冲信号的变化输出。
编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料等。
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，其热稳定性也比玻璃的差一个数量级。
塑料码盘成本低廉，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
编码器以信号原理来分，有增量式编码器（SPC）和绝对式编码器（APC），顾名思义，绝对式编码器可以记录编码器在一个绝对坐标系上的位置，而增量式编码器可以输出编码器从预定义的起始位置发生的增量变化。
增量式编码器需要使用额外的电子设备（通常是PLC、计数器或变频器）以进行脉冲计数，并将脉冲数据转换为速度或运动数据，而绝对式编码器可产生能够识别绝对位置的数字信号。
综上所述，增量式编码器通常更适用于低性能的简单应用，而绝对式编码器则是更为复杂的关键应用的最佳选择--这些应用具有更高的速度和位置控制要求。
输出类型取决于具体应用。
1、增量式旋转编码器工作原理增量式旋转编码器通过两个光敏接收管来转化角度码盘的时序和相位关系，得到角度码盘角度位移量的增加（正方向）或减少（负方向）。
增量式旋转编码器的工作原理如下图所示。
图中A、B两点的间距为S2，分别对应两个光敏接收管，角度码盘的光栅间距分别为S0和S1。
当角度码盘匀速转动时，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，当角度码盘变速转动时，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。
详细图文解析编码器正确的接线方法
详细图文解析编码器正确的接线方法
编码器正确的接线方法：
（1）正确接线至关重要，如图1 为NPN 输出增量型E6B2-CWZ6C 的接线原理，图2 为NPN 输出增量型E6B2-CWZ6C 的实际接线，棕色线接电源正极，蓝色线接电源负极，黑色线接输入0.00，白色线接输入0.01，橙色线接输入0.04，PLC 的COM 接电源正极。
（2）下图为PNP 输出增量型E6B2-CWZ6B 的实际接线图，棕色线接电源正极，蓝色线接电源负极，黑色线接输入0.00，白色线接输入0.01，橙色线接输入0.04，PLC 的COM 接电源负极。
（3）图1 为绝对值型编码器的线与PLC 输入的点的对应图，图2 为NPN 输出绝对值型E6C3-AG5C 的实际接线图，红色线接电源正极，黑色线接电源负极，褐色线接输入0.00，橙色线接输入0.01，黄色线接输入0.02，绿色线接输入0.03，蓝色线接输入0.04，紫色线接输入0.05，灰色线接输入0.06，白色线接输入0.07，粉色线接输入0.08，PLC 的COM 接电源正极。
（4）下图为PNP 输出绝对值型E6C3-AG5B 的实际接线图，红色线接。
光电编码器详解
光电编码器光电编码器，是一种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。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。
根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
绝对脉冲编码器:APC增量脉冲编码器:SPC？1.光电编码器原理光电编码器，是一种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。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的脉冲信号。
增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。
增量式光电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，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。
它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化（速度）的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。
一般来说，增量式光电编码器输出A、B两相互差90度角的脉冲信号（即所谓的两组正交输出信号），从而可方便地判断出旋转方向。
同时还有用作参考零位的Z相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志信号。
标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。
增量式光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。
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。
OMRON编码器正确的接线
编码器正确的接线
（1）正确接线至关重要，如图1 为NPN 输出增量型E6B2-CWZ6C 的接线原理，图2 为NPN 输出增量型
E6B2-CWZ6C 的实际接线，棕色线接电源正极，蓝色线接电源负极，黑色线接输入0.00，白色线接输入0.01，橙色线接输入0.04，PLC 的COM 接电源正极。
（2）下图为PNP 输出增量型E6B2-CWZ6B 的实际接线图，棕色线接电源正极，蓝色线接电源负极，黑色线接输入0.00，白色线接输入0.01，橙色线接输入0.04，PLC 的COM 接电源负极。
（3）图1 为绝对值型编码器的线与PLC 输入的点的对应图，图2 为NPN 输出绝对值型E6C3-AG5C 的实际接线图，红色线接电源正极，黑色线接电源负极，褐色线接输入0.00，橙色线接输入0.01，黄色线接输入0.02，绿色线接输入0.03，蓝色线接输入0.04，紫色线接输入0.05，灰色线接输入0.06，白色线接输入0.07，粉色线接输入0.08，PLC 的COM 接电源正极。
（4）下图为PNP 输出绝对值型E6C3-AG5B 的实际接线图，红色线接电源正极，黑色线接电源负极，褐色线接输入0.00，橙色线接输入0.01，黄色线接输入0.02，绿色线接输入0.03，蓝色线接输入0.04，紫色线接输入0.05，灰色线接输入0.06，白色线接输入0.07，粉色线接输入0.08，PLC 的COM 接电源负极。
（5）图1 为线驱动编码器的接线原理，图2 为实际接线图，黑色线接A0+，黑红镶边线A0-，白色线接B0+，白红镶边线接B0-, 橙色线接Z0+，橙红镶边线接Z0-，褐色线接电源+5V，蓝色线接电源0V，切勿接线错误。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
编码器输出信号类型
一般情况下，从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低，波形也不规则，不能直接用于控制、信号处理和远距离传输，所以在编码器内还需要对信号进行放大、整形等处理。
经过处理的输出信号一般近似于正弦波或矩形波，因为矩形波输出信号容易进行数字处理，所以在控制系统中使用比较广泛。
增量式光电编码器的信号输出有集电极开路输出、电压输出、线驱动输出和推挽式输出等多种信号形式。
1集电极开路输出
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。
根据使用的晶体管类型不同，可以分为NPN集电极开路输出（也称作漏型输出，当逻辑1时输出电压为0V，如图2-1所示）和PNP集电极开路输出（也称作源型输出，当逻辑1时，输出电压为电源电压，如图2-2所示）两种形式。
在编码器供电电压和信号接受装置的电压不一致的情况下可以使用这种类型的输出电路。
图2-1 NPN集电极开路输出
图2-2 PNP集电极开路输出
对于PNP型的集电极开路输出的编码器信号，可以接入到漏型输入的模块中，具体的接线原理如图2-3所示。
注意：PNP型的集电极开路输出的编码器信号不能直接接入源型输入的模块中。
图2-3 PNP型输出的接线原理
对于NPN型的集电极开路输出的编码器信号，可以接入到源型输入的模块中，具体的接线原理如图2-4所示。
注意：NPN型的集电极开路输出的编码器信号不能直接接入漏型输入的模块中。
图2-4 NPN型输出的接线原理
2.2电压输出型
电压输出是在集电极开路输出电路的基础上，在电源和集电极之间接了一个上拉电阻，这样就使得集电极和电源之间能有了一个稳定的电压状态，如图2-5。
一般在编码器供电电压和信号接受装置的电压一致的情况下使用这种类型的输出电路。
图2-5电压输出型
2.3推挽式输出
推挽式输出方式由两个分别为PNP型和NPN型的三极管组成，如图2-6所示。
当其中一
个三极管导通时，另外一个三极管则关断，两个输出晶体管交互进行动作。
这种输出形式具有高输入阻抗和低输出阻抗，因此在低阻抗情况下它也可以提供大范围的电源。
由于输入、输出信号相位相同且频率范围宽，因此它还适用于长距离传输。
推挽式输出电路可以直接和NPN和PNP集电极开路输入的电路连接，即可以接入源型或漏型输入的模块中。
图2-6推挽式输出
2.4线驱动输出
如图2-7所示，线驱动输出接口采用了专用的IC 芯片，输出信号符合RS-422标准，以差
分的形式输出，因此线驱动输出信号抗干扰能力更强，可以使用于高速、长距离数据传输的场合，同时还具有响应速度快和抗噪声性能强的特点。
图2-7线驱动输出
说明：除了上面所列的几种编码器输出的接口类型外，现在好多厂家生产的编码器还具有智
能通信接口，比如PROFIBUS总线接口。
这种类型的编码器可以直接接入相应的总线网络，通过通信的方式读出实际的计数值或测量值，这里不做说明。
3 高速计数模块和编码器的兼容性
高速计数模块主要用于评估接入模块的各种脉冲信号，用于对编码器输出的脉冲信号进行计数和测量等。
西门子SIMATIC S7的全系列产品都有支持高速计数功能的模块，可以适应
于各种不同场合的使用。
根据产品功能的不同，每种产品高速计数功能所支持的输入信号类型也各不相同，在系统设计或产品选型时要特别注意。
下表3-1给出了西门子高速计数产品和编码器的兼容性信息，供选型时参考。
表3-1高速计数产品和编码器的兼容性
SIMATIC S7 系列产品
增量型编码器绝对值
编码器24V PNP 24V
NPN
24V推挽
式
5V 差分SSI
S7-200 /
S7-200 Smart CPU 集成的
HSC
√√√--
S7-1200 CPU 集成的
HSC
√√√--S7-300 CPU31xC 集成√-√--
的 HSC
FM350-1 √√√√-
FM350-2 √-√--
SM338 ----√S7-400 FM450-1 √√√√-ET200S 1Count 24V √√√--
1Count 5V ---√-
1SSI ----√
√√--S7-1500 TM Count
2x24V
TM PosInput2 ---√√
√√√--ET200SP TM Count
1x24V
TM PosInput1 ---√√√兼容； - 不兼容
4 编码器使用的常见问题
4.1编码器选型时要考虑哪些参数
在编码器选型时，可以综合考虑以下几个参数：
➢编码器类型：根据使用场合和控制要求确定选用增量型编码器还是绝对性编码器。
➢输出信号类型：对于增量型编码根据需要确定输出接口类型（源型、漏型）。
➢信号电压等级：确认信号的电压等级（DC24V、DC5V等）。
➢最大输出频率：根据使用场合和需求确认最大输出频率及分辨率、位数等参数。
➢安装方式、外形尺寸：综合考虑安装空间、机械强度、轴的状态、外观规格、机械寿命等要求。
4.2如何判断编码器的好坏
可以通过以下几种方法判断编码器的好坏：
➢将编码器接入PLC的高速计数模块，通过读取实际脉冲个数或码值来判断编码器输出是否正确。
➢通过示波器查看编码器输出波形，根据实际的输出波形来判断编码器是否正常。
➢通过万用表的电压档来测量编码器输出信号电压来判断编码器是否正常，具体操作方法如下：
1）编码器为NPN晶体管输出时，用万用表测量电源正极和信号输出线之间的电压•导通时输出电压接近供电电压
•关断时输出电压接近0V
2）编码器为PNP晶体管输出时，用万用表测量测量电源负极和信号输出线之间的电压•导通时输出电压接近供电电压
•关断时输出电压接近0V
4.3计数不准确的原因及相应的避免措施
在实际使用中，导致计数或测量不准确的原因很多，其中主要应注意以下几点：➢编码器安装的现场环境有抖动，编码器和电机轴之间有松动，没有固定紧。
➢旋转速度过快，超出编码器的最高响应频率。
➢编码器的脉冲输出频率大于计数器输入脉冲最高频率。
➢信号传输过程中受到干扰。
针对以上问题的避免措施：
➢检查编码器的机械安装，是否打滑、跳齿、齿轮齿隙是否过大等。
➢计算一下最高脉冲频率，是否接近或超过了极限值。
➢确保高速计数模块能够接收的最大脉冲频率大于编码器的脉冲输出频率。
➢检查信号线是否过长，是否使用屏蔽双绞线，按要求做好接地，并采取必要抗干扰措施。
4.4空闲的编码器信号线该如何处理
在实际的使用中，可能会遇到不需要或者模块不支持的信号线，例如：
➢对于带零位信号的AB正交编码器（A、B、N），模块不支持N相输入或者不需要Z信号。
➢对于差分输出信号（A、/A，B、/B，N、/N），模块不支持反向信号（/A，/B，/N）
的输入。
对于这些信号线，不需要特殊的处理，可以直接放弃不用！
4.5增量信号多重评估能否提高计数频率
对于增量信号，可以组态多重评估模式，包括双重评估和四重评估。
四重评估是指同时对信号A和B的正跳沿和负跳沿进行判断，进而得到计数值，如图4-1所示。
对于四重评估的
模式，因为对一个脉冲进行了四倍的处理（四次评估），所以读到的计数值是实际输入脉冲数的四倍，通过对信号的多重评估可以提高测量的分辨率。
图4-1四重评估原理图
通过以上对增量信号多重评估原理的分析可以看出，多重评估只是在原计数脉冲的基础上对计数值作了倍频处理，而实际上对实际输入脉冲频率没有影响，所以也不会提高模块的最大
计数频率。
例如，FM350-2的最大计数频率为10kHz，那么即使配置为四重评估的模式，其最大的计数频率还是10kHz。