光电编码器原理与安装
光电编码器原理
光电编码器原理光电编码器是一种能够将旋转或线性运动转换为数字信号的传感器。
它由光电传感器和编码盘组成，是现代工业自动化控制系统中不可缺少的一部分。
在本文中，我们将详细介绍光电编码器的原理、结构和应用。
一、光电编码器的原理光电编码器的原理是利用光电传感器和编码盘之间的互动来实现。
编码盘通常由透明的圆盘和黑色的线条组成，线条的数量和布局方式不同，可以实现不同的编码方式。
当编码盘旋转或移动时，光电传感器会感应到线条的变化并转换成数字信号输出。
这些数字信号可以被计算机或控制系统读取并用于控制机器的运动。
在光电编码器中，光电传感器是关键部件。
光电传感器通常由发光二极管和光敏二极管组成。
发光二极管会发出光线，光线经过编码盘后会被光敏二极管感应。
当光线照射到编码盘的透明部分时，光敏二极管会输出高电平信号；当光线照射到编码盘的黑色线条时，光敏二极管会输出低电平信号。
通过这种方式，光电传感器能够感应到编码盘的旋转或移动，并将其转换成数字信号输出。
二、光电编码器的结构光电编码器的结构通常由三部分组成：编码盘、光电传感器和外壳。
编码盘通常由透明的圆盘和黑色的线条组成，线条的数量和布局方式不同，可以实现不同的编码方式。
光电传感器通常由发光二极管和光敏二极管组成，它们被安装在编码盘的两侧。
外壳的作用是保护编码器的内部结构，同时还可以提供机械支撑和固定。
在实际应用中，光电编码器的结构也会有所不同。
例如，有些光电编码器采用了多级编码盘结构，以提高编码精度和分辨率；有些光电编码器还采用了高速旋转结构，以适应高速运动的需求。
三、光电编码器的应用光电编码器在现代工业自动化控制系统中被广泛应用。
它们通常用于测量旋转角度、线性位移、速度和加速度等参数，以实现精确的运动控制。
下面是一些典型的应用场景：1. 机器人控制系统：光电编码器可以用于测量机器人的关节角度和末端位置，以实现精准的运动控制。
2. 机床控制系统：光电编码器可以用于测量机床的刀具位置和工件位置，以实现高精度的加工。
光电编码器的原理及应用
光电编码器的原理及应用光电编码器是一种常见的传感器设备，用于将物理运动转换为电信号，通过测量位置、速度和角度等参数来监测和控制运动系统。
本文将介绍光电编码器的工作原理和常见的应用领域。
一、光电编码器的工作原理光电编码器由光电传感器和编码盘组成。
光电传感器通常是由发光二极管（LED）和光敏元件（如光电二极管或光电二极管阵列）组成，放置在编码盘的两侧。
编码盘上有一系列等距分布的透明和不透明区域，当物体运动时，光电编码器监测到编码盘上透明和不透明区域之间的光变化。
当LED发射出光线照射到光电编码器的编码盘上时，光线会穿透透明区域，而被不透明区域所遮挡。
光敏元件接收到光线的强度变化，将其转化为电信号。
通过分析这些电信号，我们可以获取到运动物体的位置、速度以及方向等信息。
二、光电编码器的应用领域1. 机械工业光电编码器在机械工业中广泛应用于运动控制系统，如数控机床、工业机器人和自动化生产线等。
通过使用光电编码器，可以实现对机械设备的高精度位置测量和运动控制，提高生产效率和产品质量。
2. 医疗设备在医疗器械领域，光电编码器可用于精确测量和控制医疗设备的运动，如手术机械臂、X射线机和CT扫描等。
通过光电编码器的应用，可以确保医疗设备的准确性和安全性，提高医疗诊断和治疗的效果。
3. 汽车工业光电编码器在汽车工业中被广泛用于车辆的电子稳定控制、传动系统和方向盘位置检测等方面。
通过对车辆各部件的精确测量和控制，可以提高行驶安全性和驾驶舒适度。
4. 电子设备光电编码器也被应用于电子设备中，如光学鼠标、打印机和数码相机等。
光电编码器可以测量光标在表面上的位置，通过对光标位置的检测，可以实现精确的光学定位和跟踪功能。
三、总结光电编码器是一种常见的传感器设备，通过将物理运动转换为电信号，实现对运动系统的监测和控制。
光电编码器的工作原理是利用光敏元件对光线的强度变化进行测量和转换。
光电编码器在机械工业、医疗设备、汽车工业和电子设备等领域有着广泛的应用，可以提高产品的精确性、性能和安全性。
光电编码器基础学习知识原理与维修
高精度的光电编码器的结构及原理2009年06月12日星期五8:48本文主要介绍高精度的光电编码器的内部结构、工作原理与位置检测的方法。
一、光电编码器的介绍：光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。
根据光电编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器，下面我就这两种光电编码器的结构与工作原理做介绍。
（一）、绝对式光电编码器绝对式光电编码器如图所示，他是通过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示绝对位置信息的。
编码盘是按照一定的编码形式制成的圆盘。
图1是二进制的编码盘，图中空白部分是透光的，用“0”来表示;涂黑的部分是不透光的，用“1”来表示。
通常将组成编码的圈称为码道，每个码道表示二进制数的一位，其中最外侧的是最低位，最里侧的是最高位。
如果编码盘有4个码道，则由里向外的码道分别表示为二进制的23、22、21和20，4位二进制可形成16个二进制数，因此就将圆盘划分16个扇区，每个扇区对应一个4位二进制数，如0000、0001、 (1111)a) b)按照码盘上形成的码道配置相应的光电传感器，包括光源、透镜、码盘、光敏二极管和驱动电子线路。
当码盘转到一定的角度时，扇区中透光的码道对应的光敏二极管导通，输出低电平“0”，遮光的码道对应的光敏二极管不导通，输出高电平“1”，这样形成与编码方式一致的高、低电平输出，从而获得扇区的位置脚。
（二）、增量式光电编码器Increamental Optical-electrical Encoder增量式光电编码器是码盘随位置的变化输出一系列的脉冲信号，然后根据位置变化的方向用计数器对脉冲进行加/减计数，以此达到位置检测的目的。
它是由光源、透镜、主光栅码盘、鉴向盘、光敏元件和电子线路组成。
增量式光电编码器的工作原理是是由旋转轴转动带动在径向有均匀窄缝的主光栅码盘旋转，在主光栅码盘的上面有与其平行的鉴向盘，在鉴向盘上有两条彼此错开90o相位的窄缝，并分别有光敏二极管接收主光栅码盘透过来的信号。
光电编码器的介绍
光电编码器的介绍光电编码器（Optical Encoder）是一种由光电开关和编码盘组成的测量装置，用于测量旋转运动或线性运动的位置、速度和方向。
它是将机械运动转换为电信号的传感器，广泛应用于工业自动化系统、机床、医疗设备、机器人等领域。
光电编码器的工作原理是通过光电开关检测光电信号来实现位置和运动的测量。
它由一个光电开关和一个编码盘组成。
编码盘上有一个或多个刻有光透过孔和光遮挡槽的轨道，当编码盘旋转或移动时，光电开关会检测到光透过孔或光遮挡槽，从而产生相应的光电信号。
这些光电信号经过处理电路被转换成电信号，通过计数器或编码器读取，最终获得位置、速度和方向信息。
1.高精度：光电编码器的精度通常可以达到极高的水平，一般在几微米或更小的范围内。
这使得它在需要高精度测量的应用中得到广泛使用，如机床、机器人、印刷设备等。
2.高分辨率：光电编码器具备高分辨率的特点，可以提供更细腻的位置和速度测量。
高分辨率使得光电编码器在需要准确控制位置和速度的应用中得到广泛应用，例如自动导航、精密定位等。
3.快速响应：光电编码器可以实时检测光透过孔或光遮挡槽，从而能够快速响应运动状态的变化，使得它在需要快速反馈和控制的应用中得到广泛应用，如自动调节、速度控制等。
4.高可靠性：光电编码器采用非接触式测量方式，与传统的机械式测量装置相比，具有更长的使用寿命和更低的故障率。
同时，光电编码器具备抗干扰能力强、防尘、防水等特点，适用于各种恶劣环境和工作条件。
5.无需校准：光电编码器的安装和使用非常简单，通常无需进行校准，只需将其安装在需要测量的位置上即可。
这大大减少了安装和维护的时间和成本。
增量式编码器是一种周期性输出脉冲信号的编码器，其输出脉冲的数目与旋转角度或位移成正比。
通过对脉冲信号进行计数、计算和运算，可以获得位置和速度信息。
增量式编码器常用于需要持续测量和监控位置和速度变化的应用中。
绝对式编码器通过在编码盘上刻上固定的编码序列来实现位置测量，每个位置都有唯一的编码码，从而可以准确地确定位置。
光电编码器工作原理
光电编码器工作原理
光电编码器是一种用于测量物体位置和运动的设备。
它通过光电检测和编码技术来实现对物体位置的精确测量。
光电编码器由两部分组成：光源和光电检测器。
光源通常是一颗发光二极管（LED），它会发射出一束光束。
光束经过一个光栅或光轮，形成由透光区域和不透光区域交替排列的编码器图案。
当物体移动时，光栅或光轮会随之旋转或震动，光束通过光栅或光轮时会被阻挡或透过。
光电检测器会接收到透光和不透光的信号，并将其转化成数字脉冲信号。
编码器图案的设计是非常关键的。
常见的编码器图案有灰度编码、二进制编码和格雷码。
灰度编码是使用不同数量的光线强度来表示位置信息，二进制编码是使用0和1的组合来表示位置信息，而格雷码则是使用只有一个比特位发生变化的方式来表示位置信息。
不同的编码器图案有不同的优势，可以根据具体需求来选择。
通过对接收到的数字脉冲信号进行计数和解码，光电编码器可以准确地确定物体的位置和运动方向。
由于光电编码器的高精度和高分辨率，它常被应用于机械工程、自动化控制和数码产品等领域中。
总的来说，光电编码器利用光电检测和编码技术来实现对物体位置和运动的测量。
它的工作原理是通过光源和光电检测器来
探测并解码物体经过时产生的光信号。
这些信号经过计数和解码后，可以得到精确的位置和运动信息。
光电式编码器
通常数控机床的机械原点与各铀的脉冲编码器发出Z相脉冲的位置
是一致的。
光源
码盘
光电元件
Z 零位脉冲 A 增量脉冲 B辨向脉冲
图6.30 增量式编码器的结构图
（2）绝对式编码器
1）码制和码盘 码盘按其所用码制可分为:二进制、循环码(葛莱码)、十进
绝对式编码器图案不均匀，几位编码器其码盘上就有几位码 道，在编码器的相应位置都可输出对应的数字码，在码盘运动过 程中读取这些代码，即能实时测得坐标的变化。这种方法的优点 是坐标固定与测量以前状态无关，不需起动时的位置重合，抗干 扰能力强，无累积误差，具有断电位置保持，在不读数的范围内 移动速度可超越极限响应速度，不需要方向判别和可逆计数，信 号并行传送等。缺点是结构复杂、价格高，为提高分辨率需要提 高码道数目或者使用减速齿轮机构组成双码盘机构，将任意位置 取作零位时需进行一定的运算。
2．光电式编码器的接口与安装使用注意事项
（1）机械方面
编码器轴与用户端输出轴之间通过联轴节连接如下图所示， 避免因用户轴的串动、跳动，造成编码器轴系和码盘的损坏。应 保证编码器轴与用户轴的不同轴度＜0.2mm，与轴线的偏角＜1.5o 安装时严禁敲击和摔打碰撞，以免损坏轴系和码盘。 (2）电气方面
编码器的输出线不能与动力线等绕在一起或同一管道传输， 也不宜在配电盘附近使用，配线时采用屏蔽电缆，可以参照下图 进行配线。
增量式编码器图案和光脉冲信号均匀，可将任意位置作为基 准点，从该点开始按一定的量化单位检测位移或转角，计量脉冲 数即可折算为位移或转角。该方法因无确定的对应测量点，一旦 停电则失掉当前位置，且速度不可超越计数器极限响应速度，此 外由于噪声影响可能造成计数积累误差。优点是其的零点可任意 预置，且测量速度仅受计数器容量限制。
光电编码器的工作原理
光电编码器的工作原理
光电编码器是一种常用于测量和检测物理运动和位置的装置。
其工作原理基于光电效应和编码技术。
1. 光电效应
光电效应是指当光照射到特定的物质表面时，光子的能量会转化为电子的能量，从而引起电流的流动。
光电编码器利用光电效应产生光信号和电信号之间的转换。
2. 光电编码技术
光电编码器使用光栅或光轮作为编码器的核心部件。
光栅是由透明和不透明线条交替排列而成的圆盘，而光轮是由周期性的透明和不透明窗口组成的。
当光栅或光轮转动时，它们会产生不同的光信号，这些光信号会被光电元件（如光电二极管或光敏电阻）接收并转换为电信号。
3. 工作原理
在光电编码器中，光栅或光轮的旋转会导致光信号的变化。
光电元件接收到光信号后，会将其转换为电信号。
根据光信号的变化，可以确定光栅或光轮的位置和运动方向。
光电编码器通常包含两个或多个光电传感器，它们安装在固定位置，并与光栅或光轮对应。
通过比较不同光电传感器接收到的光信号，可以确定光栅或光轮的位置和方向。
4. 应用
光电编码器广泛应用于自动化系统中，用于测量和控制位置、速度和角度。
它们被用于各种设备和机械系统，如机械车床、印刷机、机器人、电梯等。
通过测量光栅或光轮的位置变化，可以实现精确的位置控制和运动检测。
编码器的工作原理介绍
编码器的工作原理介绍一、光电编码器的工作原理光电编码器，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°的两路脉冲信号。
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。
（一）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90o，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。
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。
（二）绝对式编码器绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，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出一个固定的与位置相对应的数字码。
显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。
目前国内已有16位的绝对编码器产品。
绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。
绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。
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- 分辨能力强 - 测量范围大 (100-10.000 inc./rotational motion) - 适应大多数情况 - 断电后丢失位置信号 - 技术专有，兼容性较差
缺点:
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混合式旋转编码器
• 用光信号扫描分度盘（分度盘与转动 轴相联），通过检测、统计光信号的 通断数量来计算旋转角度
Connect the shield to the electronics shield clamp of the inverter
在变换器的电路板上用线卡连接
Connect the shield to the PG fitting of the encoder 编码器用屏蔽的PG接口连接
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增量式旋转编码器的特点： • 编码器每转动一个预先设定的角度将 输出一个脉冲信号，通过统计脉冲信 号的数量来计算旋转的角度，因此编 码器输出的位置数据是相对的 • 由于采用固定脉冲信号，因此旋转角 度的起始位可以任意设定 • 由于采用相对编码，因此掉电后旋转 角度数据会丢失需要重新复位
分解器的等效原理图和电路图
Output voltages V1 and V2 of the resolver
分解器的二种电压输出模式ຫໍສະໝຸດ 电编码器培训教程接近传感器
Setup of the proximity sensor system
接近传感器的安装
Signal output of the proximity sensors
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绝对式编码器综述
特点: 选型:
数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信号 根据输出的脉冲信号可以转化为速度. 单编码盘 / 多编码盘 (测量一个或二个旋转变量) 代码 (格雷码, BCD码, 二进制码) 信号传输方式 (并口, 串口) 分辨率 最大旋转速度 结构简单 角行程编码 (通过旋转轴获得) 线性编码 (激光远距离测量) 掉电不影响编码数据的获得 最大24位编码
Connection of HTL encoder ES1C, ES2C or EV1C to MOVIDRIVE If you are using an HTL encoder ES1C, ES2C or EV1C, you must not connect the negated channels A(K1), B(K2) and C(K0) to MOVIDRIVE 连接HTL信号编码器
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编码器的安装与连接
Connection of proximity sensor
连接接近传感器
NV16/26 encoder
连接编码器
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编码器的屏蔽电缆连接
Connect the shield in the Sub D on the encoder 用屏蔽的D型接口连接编码器
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编码器的安装与连接
Connection of TTL encoder ES1T, ES2T or EV1T to MOVIDRIVE 连接TTL信号的编码器
Use the 5V encoder supply type DWI11A MOVIDRIVE option (part no. 822 759 4) if you have to connect an encoder with 5V DC encoder supply ES1T, ES2T or EV1T to MOVIDRIVE 连接一个5V信号的编码器
光电编码器
培训教程
李超 2004-4-30
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• 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。
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信号输出原理图
绝对编码器通过 SSI 接口进行信号调节
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按测量方式的分类： • 旋转编码器 • 直尺编码器
混合式编码器
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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
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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
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旋转编码器的安装 电气方面： • 配线时应采用屏蔽电缆 • 开机前，应仔细检查，产品说明书与 编码器型号是否相符，接线是否正确
• 长距离传输时，应考虑信号衰减因素， 选用具备输出阻抗低，抗干扰能力强 的型号
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旋转编码器的安装 电气方面： • 避免在强电磁波环境中使用
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编码器安装方式
编码器在扩展轴上
绝对编码器
通用编码器安装在扩展轴上
编码器在实体轴上
分解器
临近传感器
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旋转编码器的安装 电气方面： • 接地线应尽量粗，一般应大于1.5平方 • 编码器的输出线彼此不要搭接，以免 损坏输出电路 • 编码器的信号线不要接到直流电源上 或交流电流上，以免损坏输出电路 • 与编码器相连的电机等设备，应接地 良好，不要有静电
Reslover signals and description
信号描述与说明
Connection of resolver to MOVIDRIVE MDS inverter
连接分解器去变换器
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旋转编码器的技术术语
• 同时输出绝对旋转角度编码与相对旋 转角度编码
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混合式旋转编码器的特点： • 具备绝对编码器的旋转角度编码的唯 一性与增量编码器的应用灵活性
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SEW 编码器的规格选择
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常规编码器参数说明
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Resolver（分解器、模拟式）
Schematic diagram and equivalent circuit diagram of the resolver
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增量式编码器综述
特点: 选型:
数字编码, 根据旋转角度输出脉冲信号 根据旋转脉冲数量可以转换为速度 旋转一周对应的脉冲数 (256, 512, 1024, 2048) 输出信号类型 (TTL, HTL, push-pull mode) 电压类型 (5V, 24V) 最大分辨速度
优点:
接近传感器的信号输出
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旋转编码器的安装 机械方面： • 由于编码器属于高精度机电一体化设 备，所以编码器轴与用户端输出轴之 间需要采用弹性软连接，以避免因用 户轴的串动、跳动而造成编码器轴系 和码盘的损坏
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旋转编码器的安装 机械方面： • 安装时注意允许的轴负载 • 应保证编码器轴与用户输出轴的不同 轴度＜0.20mm，与轴线的偏角＜1.5° • 安装时严禁敲击和摔打碰撞，以免损 坏轴系和码盘 • 长期使用时，定期检查固定编码器的 螺钉是否松动 （每季度一次）
码器与变换器
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编码器的安装与连接
Connection of absolute encoder AV1Y to MOVIDRIVE inverter with DIP11 option and to X15 通过DIP11或X15接口
连接绝对编码器去变换 器
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编码器的安装与连接
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编码器的安装与连接
Connection of absolute encoder AV1Y to MOVIDRIVE inverter with DPA11 option 通过DPA11接口连接绝对
编码器与变换器
Connection of absolute encoder AV1Y to MOVIDRIVE inverter with DIP11 option 通过DIP11接口连接绝对编
旋转编码器的安装 环境方面： • 编码器是精密仪器，使用时要注意周 围有无振源及干扰源 • 不是防漏结构的编码器不要溅上水、 油等，必要时要加上防护罩 • 注意环境温度、湿度是否在仪器使用 要求范围之内
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编码器的安装与连接
Connection of Sin/Cos encoder ES1S, ES2S or EV1S to MOVIDRIVE
优点:
缺点:
- 比较贵
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增量式旋转编码器
• 用光信号扫描分度盘（分度盘与转动 轴相联），通过检测、统计信号的通 断数量来计算旋转角度
用TTL 与 HTL 信号的 增量编码器
TTL 信号有零点与取消信号 HTL 信号只有零点没有取消信号
用正弦或余弦信号分辨的 增量编码器
用正弦或余弦信号表示零点与角度
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格雷码的绝对编码器的分度盘
代码盘用格雷码编码
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绝对式旋转编码器的特点： • 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 • 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 • 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
按编码方式的分类： • 绝对式编码器 • 增量式编码器 • 混合式编码器
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编码器分类
编码器
模拟量编码器
数字编码器
增量编码器
绝对值编码器
旋转变压器
Sin/Cos 编码器
_ _ _ A, A, B, B, C, C
格雷码