旋转编码器分类
《旋转编码器培训》PPT课件
一、产品定义 二、工作原理 三、系统方框图 四、产品分类 五、信号输出方式 六、产品选型 七、产品选型注意事项 八、适用范围 九、同类产品市场分化 十﹑专业术语解读
一﹑产品定义
定义：旋转编码器是一种采用光电或磁电方法将轴的机械 转角转换成数字或模拟电信号输出的传感器件。
按照信号读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种 ①接触式采用电刷输出，电刷接触导电区或绝缘区来表示 代码的状态是“１”还是“０”。 ②非接触式的接收敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用 光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“１” 还是“０”。
十、专业术语解读（1）
●分解能（Resolution)： 分解能表示旋转编码器的主轴旋转一周，读出位置数据的 最大等分数。分解能也叫检测精度，分辨率等。分解能是 编码器最重要的参数。
3 .根据工作方式分为：
●旋转型rotary ●直线型linear
四﹑产品分类（2）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（增量型与绝对值型区别）
1、增量型编码器 编码器轴每转过一个单位，编码器就输出一个脉冲，故称之为 增量式，英文叫做Increamental。
优点： 原理构造简单，机械平均寿命在几万小时以上，抗干扰 能力强，可靠性高，适合于长距离传输
三﹑系统方框图（1）
光电或 磁电转换
比较器或 编码器
输出电路
三﹑系统方框图（2）
码盘
V
Z
光 源
B
A
运 放
输出电路
四﹑产品分类（1）
1 .根据检测原理分为：
●光电式optical ●磁电式magnetic ●电容式capacitance
2.根据其刻度方法及信号输出形式分为：
旋转编码器种类及信号输出形式
旋转编码器种类及信号输出形式
旋转编码器是一种计数器，其功能是使用旋转轴旋转来检测和记录物体的旋转角度或位移距离。
它的编码方式有多种不同的类型，每种类型的输出信号形式也不同。
本文将介绍常见的四种旋转编码器类型，即定子磁极编码器、绝对式编码器、相位型编码器和编码器阵列。
定子磁极编码器是最常见的旋转编码器之一，它是在旋转轴上安装了一组磁极，当旋转轴旋转时，它们会产生电磁强度变化并由传感器检测，从而测量出旋转角度。
它的输出信号一般是四相编码信号，也称为ABZ信号，即A相、B相和Z相的模拟信号，这三个相位的变化是交互的，当旋转轴逆时针旋转时，A相和B相信号会按照特定规律交替变化而不会同时变化，而Z相信号由高电平变成低电平时则表示旋转轴的一个周期循环完成，同时也可以通过A相和B相的变化比例来检测旋转轴的角度变化。
绝对式编码器是一种新型编码器，与定子磁极编码器不同，绝对式编码器使用磁性存储介质来记录旋转角度，它具有比定子磁极编码器更高的精度和更长的工作寿命。
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。
旋转编码器分类
旋转编码器分类旋转编码器是目前非常常用的一种机电元件，在现代工业生产中起着非常重要的作用。
它可以测取角度、速度和位置等信息，并将这些信息转化为数字量输出。
根据不同的应用场合，旋转编码器有很多不同的分类方式。
本文将从不同的标准出发，详细介绍旋转编码器的分类。
一、按照工作原理分类1. 光学式旋转编码器光学式旋转编码器采用发射器和接收器的组合，利用红外线或相干光来实现测量目标的转动角度、线速度和位置等参数。
它的精度较高，具有防尘、防水和抗干扰等优点，在汽车、通信、医疗和航空航天等领域应用广泛。
2. 机械式旋转编码器机械式旋转编码器采用机械传感器来检测旋转运动。
由于采用机械结构，它的寿命较长，可以在恶劣环境下使用，并且价格也比较便宜。
但是，它的精度相对较低。
二、按照编码方式分类1. 绝对编码器绝对编码器是一种以绝对位置为基础的编码器，能够直接输出绝对位置。
每种绝对式旋转编码器都有一组固定的编码模式，这些编码模式被分配给一个唯一的位置。
当旋转编码器旋转时，这些编码模式会按照指定的编码规则顺序发射出去，从而确定当前旋转角度。
绝对编码器的精度很高，但价格也比较昂贵。
2. 增量编码器增量编码器是将旋转运动分解为若干个部分，通过计算位置偏移量来确定运动状态的一种编码器。
它非常适合于需要了解旋转角度、速度、方向和加减速等参数的应用场合。
增量编码器的精度也很高，但比绝对编码器的价格要低一些。
三、按是否带方向的分类1. 无方向旋转编码器无方向旋转编码器是一种只检测旋转角度，而不检测旋转方向的编码器，它只会输出正在旋转的角度，而不管是顺时针还是逆时针旋转。
无方向旋转编码器的价格相对较低，使用也比较方便。
2. 有方向旋转编码器有方向旋转编码器可以检测旋转角度并指示旋转方向的编码器。
通过检测信号的变化，它可以输出角度和方向信息，对于会旋转的机器人、自适应导航系统等应用场合来说，有方向旋转编码器是非常必要的。
综上所述，旋转编码器是一种非常重要的机电元件。
光电编码器的分类及它们的特点介绍
光电编码器的分类及它们的特点介绍
光电编码器是集光、机、电技术于一体的数字化传感器，可以高精度测量被测物的转角或直线位移量，是目前应用最多的传感器。
信号输出原理图
光电编码器的分类
光电编码器按测量方式的分为旋转编码器和直尺编码器，按编码方式的分为绝对式编码器、增量式编码器和混合式编码器。
旋转编码器：通过测量被测物体的旋转角度并将测量到的旋转角度转化为脉冲电信号输出。
直尺编码器：通过测量被测物体的直线行程长度并将测量到的行程长度转化为脉冲电信号输出。
绝对式旋转编码器
用光信号扫描分度盘(分度盘与传动轴相联)上的格雷码刻度盘以确定被测物的绝对位置值，然后将检测到的格雷码数据转换为电信号以脉冲的形式输出测量的位移量。
特点：
1.在一个检测周期内对不同的角度有不同的格雷码编码，因此编码器输出的位置数据是唯一的;
2.因使用机械连接的方式，在掉电时编码器的位置不会改变，上电后立即可以取得当前位置数据;
3.检测到的数据为格雷码，因此不存在模拟量信号的检测误差。
增量式旋转编码器。
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。
/#############################################################编码器A+A-B+B-Z+Z-怎么用分别代表什么意思？这种编码器的输出方式为长线驱动（line driver），其中A+A-B+B-Z+Z-为输出的信号线，增量编码器给出两相方波，它们的相位差90°（电气上），通常称为A通道和B通道。
编码器的分类
编码器的分类编码器的定义:编码器(encoder)是一种用于运动控制的传感器。
它利用光电、电磁、电容或电感等感应原理，检测物体的机械位置及其变化，并将此信息转换为电信号后输出，作为运动控制的反馈，传递给各种运动控制装置。
编码器的用途:编码器被广泛应用于需要精准确定位置及速度的场合，如机床、机器人、电机反馈系统以及测量和控制设备等。
编码器的分类:编码器的分类概览1、按照机械结构形式，编码器可以分为旋转编码器(rotary encoder)和线性编码器(linear encoder)。
·旋转编码器的应用最为广泛，主要用于测量机械设备的角度、速度或者电机的转速。
·线性编码器主要用于测量线性位移，又可以分为拉线编码器(wire draw encoder)和直线编码器(line encoder)两类。
·拉线编码器是拉线盒(wire draw mechanism)与旋转编码器的机械组合，通过拉线盒这种机械装置将机械设备的直线运动转化为圆周运动，从而可以使用旋转编码器进行测量线性位移。
·直线编码器通常由阅读器(reader)和测量标尺(measuring ruler)组成，通过检测阅读器与测量标尺之间的相对位置，从而计算出机械位置及其变化。
2、按照电气输出形式，编码器可以分为增量型编码器(incremental encoder)和绝对值型编码器(absolute encoder)。
·增量型编码器的输出为周期性重复的信号，如方波或者正弦波脉冲。
因此，可以分为方波增量型编码器和正余弦波增量型编码器。
(1) 方波增量型编码器是最常用的编码器之一，通过计算方波脉冲的数量和频率得出长度和速度。
方波增量型编码器有电压型输出，如TTL（也称长线驱动、线驱动或RS422）和HTL（也称推挽输出或推拉输出）等，和开关型输出，如NPN 开路集电极输出和PNP开路集电极输出。
(2)正余弦波增量型编码器的输出一般为1Vpp或者0.5Vpp的正弦波和余弦波，通过计算正余弦的幅值可以精确的细分出微小的角度。
编码器的分类、特点及其应用详解
编码器的分类、特点及其应用详解编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。
编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。
按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。
增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。
绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。
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。
1.1 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度，从而可方便的判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。
它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。
其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
1.2 绝对式编码器绝对式编码器是直接输出数字的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘，每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区树木是双倍关系，码盘上的码道数是它的二进制数码的位数，在吗盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件，当吗盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。
这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读书一个固定的与位置相对应的数字码。
显然，吗道必须N条吗道。
目前国内已有16位的绝对编码器产品。
1.3 混合式绝对编码器混合式绝对编码器，它输出两组信息，一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
二、光电编码器的应用增量型编码器与绝对型编码器区别1、角度测量。
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Germany harvest
ORMOU Encoder Fundamentals 编码器的分类
编码器种类
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ORMOU Encoder Fundamentals 光电编码器的基本部件
数据扫描系统 LED光源&光敏电阻 增量码盘/绝对值码盘 数据处理系统
光电编码器
机械系统
使用率 [%]
绝对值编码器
100
90 80 70 60 50 40 30 20 10 19 16 18 20
负载容量 [mAh] 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100
使用坏境: - 锂电池使用情况下 24小时/天, 365天/年, 35°C - 使用外部电源 (比率 1:1), 35°C - 没有外部电源：24小时/ 天, 365天d/年, 35°C
具体参考产品目录考编码目录
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ORMOU Encoder Fundamentals 电气和机械分辨率
增量式旋转编码器
例如: 一个每转1000脉冲的编码器，其最高响应频率为：200KHz (max. data rate fmax = 200 kHz)
r x 脉冲数 fmax = ——————————— 60
r = 编码器每分钟转数
注: 编码器允许最高转速不能高于其机械允许最高转速； 允许编码器电气响应转速:
允
200’000 Hz x 60 rpm = ———————— = 12’000 rev/min 1’000 pulses
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ORMOU Encoder Fundamentals 增量编码器的产品范围
• 多种外型尺寸 30, 38，40, 50, 63,100… mm
增量式旋转编码器
CIH30 CIH38mm CIH40mm CIH50mm CIH63mm CIH100mm
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ORMOU Encoder Fundamentals 绝对值编码器
绝对值编码器
应用于角度测量及往复运动的测量 在0…360°的每一个角度位置传输一个唯一的信号 (单圈) 在测量的圈数中，每一圈，每一个位置都有唯一的信号（多圈） 即使在掉电或者电源出现故障时,位置信息一直可用.不必复零 ! 码盘材质一般为玻璃或高分子材料！
实心轴光电式增量编码器
• 多种外型尺寸 20，25, 30, 38，40, 50, … mm
增量式旋转编码器
Φ
Φ25mm Φ30mm Φ38mm Φ40mm Φ50mm Φ66mm
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ORMOU Encoder Fundamentals 增量编码器的产品范围
空心轴光电式增量编码器
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ORMOU Encoder Fundamentals 数据盘设计图
绝对输出信号
绝对值编码器
01111100
• 分辨率达到18BIT的绝对信号 • 格雷码与二进制码输出 • ORMOU光电编码
轴
光电接收芯列
选择
Bit 1 信号采集处理 储存 驱动信号输出 Bit 2 Bit n 后外发射管列 -LED F/R* 闪存
2
4
6
8
10
12
14
22
24
时间 单位：[年]
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ORMOU Encoder Fundamentals 机械式和ORMOU多圈编码器比较
绝对值编码器
堡盟的磁性多圈编码器
速度可以达到 10’000转速( rpm) 抗冲击可以达到 200 g 靠锂电池的缓冲把数据储存在 EEPROM里 非常适合于动态驱动器
轴负载 转速 温度 振动
lifetime
机械
6000
x1’000’000 rev.
5000 4000 3000 2000 1000 0 20 40 60 80 100 120
Radial force in N
axial force = 50 N
联轴器可以减轻振动，矫正垂直度、同心度不好等问题
同心度矫正
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ORMOU Encoder Fundamentals
编码器介绍
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ORMOU Encoder Fundamentals 主要内容
…什么是编码器 …编码器的种类
介绍
…编码器的主要组成部分
…增量编码器的原理 …绝对值编码器的原理 …编码器的机械安装 …编码器的应用.
增量信号可以达到 10’000 脉冲/圈 A/ B/ 0通道 ＋ 反相同道 0脉冲参考信号 编码器码盘的设计: 一般采用以下3种材质 玻璃码盘适宜于高精度, 镍和塑料码盘适宜于中等精度
增量式旋转编码器
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ORMOU Encoder Fundamentals
增量式旋转编码器
绝对值编码器
堡盟的多圈编码器 计 数时没有LED与齿轮 失效前将报警
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ORMOU Encoder Fundamentals ORMOU 光电绝对多圈编码器
磁铁 光电-ASASIC
LED
轴 cw/ccw, 零位设置, 电池 检测
• • • • 旋转轴 安装法兰+附件 轴承系统 支架外壳
电气输出 • 短路保护 • 反极性保护 • 放大电路 • 抗干扰电路等 • 数据输出 增量/绝对值
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ORMOU Encoder Fundamentals 光电编码器读出原理
光电编码器
光电二极管 输出型号
栅格,虑光镜
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ORMOU Encoder Fundamentals 输出信号电路 (2/2)
4.5~30VDC 推挽输出电路(HTL) 适应于:
增量式旋转编码器
– 直接连接到 PLC (24 V 供电) – 最大电缆长度 (最大至 200 m) – 高的数据速率 (<200 kHz)
增量编码器输出信号： 单通道信号 编码器码盘只有一圈光栅，编码 器有一对光电扫描系统，输出一 通道脉冲信号，后续设备根据单 位时间检测到的脉冲数及编码器 的分辨率计算出的角速度及线速度 信号输出如图：
通道A
可以测试速度 不能测试旋转方向
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…我们能够提供的总线接口
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ORMOU Encoder Fundamentals
介绍
什么是编码器?
编码器是一个机械与电子紧密结合的精密测量器件。 它通过光电原理或电磁原理将一个机械的几何位移量转换为电子信号（电子 脉冲信号或者数据串）。 这种电子信号通常需要连接到控制系统(e.g. PLC、高速计数模块、变频器 等),控制系统经过计算便可以得到测量的数据，以便进行下一步工作。 编码器一般应用于机械角度、速度、位置的测量。
增量式旋转编码器
增量编码器输出信号：
双通道信号 编码器码盘有2圈光栅，并且以90度相 位差排列，编码器有2对光电扫描同， 输出2通道脉冲信号，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 信号输出如图：
通道A 通道 B
可以测试速度 可以测试旋转方向
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ORMOU Encoder Fundamentals
增量式旋转编码器
增量编码器输出信号：
3通道信号 在双通道编码器的基础上增加了 一个零位信号，用于基准点定位 一般测长度使用该信号，测速一 般不使用该信号。 信号输出如图：
通道A 通道 B 通道Z
可以测试速度 可以测试旋转方向 可以定位
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类型 3: 外壳可移动, 轴固定，通过销钉力矩安装
力矩销/力矩 弹片 螺丝
(盲孔)
机械
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ORMOU Encoder Fundamentals 编码器安装
类型 4: 外壳可移动, 轴固定，通过弹簧力矩安装
机械
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ORMOU Encoder Fundamentals 编码器寿命的影响
绝对值编码器
单圈绝对编码器传输一圈内唯一的信号 (0…360°)
锂电池
霍尔传感器
磁簧继电器
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ORMOU Encoder Fundamentals
传统机械式绝对多圈编 码器 劣势
LED灯的寿命(4…30 用LED) 没有办法检测齿轮的 机械故障 任何编码器失效是一 个安全冒险 具体产品请见我们所拆的 别的品牌的样品…….
数据
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ORMOU Encoder Fundamentals
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ORMOU Encoder Fundamentals ORMOU 绝对多圈编码器的读出原理 领先的优势与专利技术
无接触的计数原理 没有用来多圈读出的机械的和LED灯 永久计数靠超低功耗电子系统 高可靠性的锂电池
ORMOU Encoder Fundamentals
机械
编码器安装 类型 2: 外壳固定，使用柔性联轴器
连轴器 伺服法兰
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编码器安装 类型 3: 外壳固定，使用柔性联轴器
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ORMOU Encoder Fundamentals 编码器安装