位置检测装置脉冲编码器
编码器使用教程与测速原理
编码器使用教程与测速原理我们将通过这篇教程与大家一起学习编码器的原理，并介绍一些实用的技术。
1.编码器概述编码器是一种将角位移或者角速度转换成一连串电数字脉冲的旋转式传感器，我们可以通过编码器测量到底位移或者速度信息。
编码器从输出数据类型上分，可以分为增量式编码器和绝对式编码器。
从编码器检测原理上来分，还可以分为光学式、磁式、感应式、电容式。
常见的是光电编码器（光学式）和霍尔编码器（磁式）。
2.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。
光电编码器是由光码盘和光电检测装置组成。
光码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，检测装置检测输出若干脉冲信号，为判断转向，一般输出两组存在一定相位差的方波信号。
霍尔编码器是一种通过磁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。
霍尔编码器是由霍尔码盘和霍尔元件组成。
霍尔码盘是在一定直径的圆板上等分地布置有不同的磁极。
霍尔码盘与电动机同轴，电动机旋转时，霍尔元件检测输出若干脉冲信号，为判断转向，一般输出两组存在一定相位差的方波信号。
可以看到两种原理的编码器目的都是获取AB相输出的方波信号，其使用方法也是一样，下面是一个简单的示意图。
3.编码器接线说明具体到我们的编码器电机，我们可以看看电机编码器的实物。
这是一款增量式输出的霍尔编码器。
编码器有AB相输出，所以不仅可以测速，还可以辨别转向。
根据上图的接线说明可以看到，我们只需给编码器电源5V供电，在电机转动的时候即可通过AB相输出方波信号。
编码器自带了上拉电阻，所以无需外部上拉，可以直接连接到单片机IO读取。
4.编码器软件四倍频技术下面我们说一下编码器倍频的原理。
为了提高大家下面学习的兴趣，我们先明确，这是一项实用的技术，可以真正地把编码器的精度提升4倍。
作用可类比于单反相机的光学变焦，而并非牺牲清晰度来放大图像的数码变焦。
AMS磁编码器产品简介完整版前期
混合式编码器（10bit）
• AS5040
• 输出方式 绝对SSI输出 绝对PWM输出 两路正交A/B及Index输出 BLDC换向 • 典型应用 叉车 电位计 旋钮 AS5040 Block Diagram
混合式绝对值编码器
• 混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信 息用于检测位置，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。
多圈绝对值编码器
• 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。 • 多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多， 这样在安装时不必要费劲找零点， 将某一中间位置作为起始点就可 以了，而大大简化了安装调试难度。
名词解释
• SSI 同步串行接口，用于串行数据传输。
接口线包括CSn片选信号线、CLK时钟信号线、DO数据信号线
名词解释
• PWM输出 即脉宽调制输出（以AS5045为例）
AS5045为12位可编程磁编码器,提供一个PWM输出,其占空比与所测量 的角度成正比:
速度编码器工作原理
速度编码器工作原理
速度编码器是一种测量旋转物体速度的装置。它通过将旋转运
动转化为脉冲信号，并计算脉冲信号的频率来确定物体的运动
速度。
速度编码器通常由一个旋转部件和一个感应器组成。旋转部件
通常是通过轴与被测物体连接在一起，当被测物体发生旋转时，
轴也会随之旋转。感应器固定在旋转部件附近，它可以检测到
由旋转引起的位置变化。
感应器通常使用光电元件或磁场传感器来检测旋转运动。例如，
光电元件可以通过光敏电阻或光电二极管来检测光源与物体之
间的遮挡和透过，从而产生脉冲信号。磁场传感器则可以利用
磁铁和霍尔效应来产生脉冲信号。
当旋转部件转动时，感应器会根据旋转的角度和速度生成一系
列脉冲信号。这些脉冲信号的频率与旋转速度成正比。通过计
算脉冲信号的频率，可以得知被测物体的旋转速度。
为了提高测量精度，速度编码器通常会使用脉冲计数器来记录
脉冲信号的数量。脉冲计数器可以根据脉冲信号的上升沿或下
降沿触发，并累加脉冲信号的数量。通过测量时间间隔和脉冲
数量，可以计算出平均旋转速度。
总结起来，速度编码器利用旋转部件和感应器将旋转运动转化
为脉冲信号，并通过计算脉冲信号的频率和数量来确定物体的
运动速度。
常用的检测元件
实际上，由于电枢反应和温度变化的 影响，输出特性曲线不完全是线性的。 负载电阻越小和转速越高，输出特性 曲线弯曲的越厉害。 因此，在精度要求高的场合，负载电阻 必须选的较大一些，转速也应工作在 较低的范围内。
7.1.3增量式光电脉冲编码器
编码器（脉冲编码器）是一种旋转式的检测角位移的传感器， 并将角位移用数字脉冲形式表示。也常用作速度检测元件。 脉冲编码器按码盘的读取方式分为： 光电式、接触式、电磁式 按测量坐标系分为：增量式、绝对式 安装有两种形式： 安装在伺服电动机的非输出轴端，内装式，用于半闭环控制 安装在传动链末端，外置式，用于闭环控制
光栅栅距：相邻两栅线间的距离 W=a + b 把主光栅和指示光栅刻线相对叠在一起， 中间留有很小的间隙，并使两光栅 的条纹相错一个很小的角度 θ
当光栅透过光栅副时，两组交叉的明暗 相间的线纹，由于挡光效应，便产生明 暗相间、与光栅线纹大致垂直的横向条 纹，称为“莫尔条纹”。 当两光栅沿栅线垂直方向相对移动时， 莫尔条纹将会沿栅线方向移动
第七章
常用检测元件
在机电传动控制系统中，为了监视和控制生产过程中的各个参 参数，使系统处于正常状态，就必须对这些参数进行检测。 检测元件（传感器）的作用是检测速度和位移等，并发出反馈 信号与相应的给定信号进行比较，构成闭环系统。 转速检测、位置检测（角位移或直线位移） 速度传感器 （测速发电机、桥式速度传感器、增量式脉冲编码盘） 线位移传感器（差动变压器、感应同步器、光栅） 角位移传感器（伺服电位器、自整角机、旋转变压器、光电编码盘
增量式光电编码器测量装置图
光电码盘随工作轴一起转动，光源通过聚光镜，透过光电码盘
和光栏板形成忽明忽暗的光信号，光敏元件把光信号转换成电 脉冲信号，然后通过信号处理电路的整形、放大、分频、计数、 译码后输出或显示。
6SE70变频器加脉冲编码器实现位置控制
6SE70变频器加脉冲编码器实现位置控制刘国栋【摘要】简述了管坯提升设备位置控制的几种方式,重点叙述了使用脉冲编码器(带零通道)和西门子6SE70变频器经过程序运算实现精确位置控制的方法.【期刊名称】《山西冶金》【年(卷),期】2011(034)003【总页数】3页(P55-57)【关键词】6SE70变频器;脉冲编码器;位置控制;KK120;P172【作者】刘国栋【作者单位】太原重工股份有限公司技术中心,山西,太原,030024【正文语种】中文【中图分类】TN787+.41 硬件系统构成1.1 应用场合此系统用于控制无缝钢管生产线中一台管坯提升设备，此设备循环运行，且要求每次停止位置精确。
满足此种工艺要求的定位方式有很多，可以使用接近开关发讯停止，或在机械设备上安装绝对值编码器检测其运行位置，到位后发讯停止，或使用6SE70变频器提供的电机转子位置定位。
本文主要讨论通过6SE70变频器加脉冲编码器实现精确定位功能。
1.2 系统结构本系统传动部分使用西门子6SE70系列变频器，电机装带零通道的脉冲编码器，自动化系统使用西门子S7-400系列CPU。
具体系统结构如图1所示。
图1 系统结构图1.3 硬件参数电机：额定功率为37 kW，额定电流为72 A，额定转速为735 r/min，额定电压为415 V。
变频器：6SE7031-0EE60编码器：8.A02H.1251.10241.4 工作原理PLC给变频器发送启动型号，同时将速度给定传给变频器。
变频器启动，电机以给定速度运行，通过编码器检测位置。
当提升链运行到减速位时，电机减速，以低速运行；当提升链运行到停止位时，接近开关发讯，提升链停止。
提升链停止后，PLC给变频器发讯将编码器计数值清零。
PLC接收到下一次启动信号时，提升链再次启动。
2 6SE70变频器参数设定2.1 变频器恢复出厂设置首次使用6SE70变频器，最好恢复出厂设置，避免变频器参数出厂后发生过变化，影响系统运行性能。
数控机床及加工中心的位移检测系统
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6. 1 概述
• 若回转传感器测量的角位移只是中间值, 由它再推算出与之对应的工 作台直线位移, 那么该测量方式为间接测量。该方法使用方便且无长 度限制, 但其测量精度取决于测量装置和机床传动系统的精度。典型 的间接测量装置为码盘和旋转变压器。
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6. 2 感应同步器
• 再继续移动到1/ 2 节距的位置C 点时, 得到的感应电势与A 点大小相 同, 但极性相反。再移动到3/ 4 节距即图中D 点时, 感应电势又变为零 。当移动一个节距到达E 点时,情况与A 点相同。可见, 滑尺在移动一 个节距的过程中, 定子绕组中的感应电势按余弦波形变化一个周期。
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6. 2 感应同步器
• 因此, 将指令相位θ1 和实际相位θ2 在鉴相器中进行比较, 若两者相位 一致, 即θ1 =θ2, 则表示感应同步器的实际位置与给定指令位置相同; 若两者位置不一致, 则利用其产生的相位差作为控制信号, 控制执行机 构带动工作台向减小相位差的方向移动。
• 具体控制过程为: 脉冲—相位转换器每接收一个脉冲便产生一个指令 位移增量, 其大小取决于脉冲—相位转换器的分频系数N, 而分频系数 取决于系统分辨率。如果感应同步器一个节距为2mm, 脉冲当量选定 为0. 005mm, 则一个脉冲对应的相位增量为
位相差π/2的交流励磁电压, 即
• 根据叠加原理, 定尺上的总感应电压为
磁电编码器_
磁电编码器文章来源：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，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“１”还是“０”；非接触式的接受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”，通过“１”和“０”的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。
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。
（REP）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。
如上所述优点，旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合。
数控机床精度检测装置及分析
控 机 床 上 通 常 使 用 光 电式 脉 冲编 码 器 。 数 控 机 床 的 定 位 精 度 和 加 工 精 度 在 很 （ ） 电 式 脉 冲 编 码 器 】光 大 的 程 度 上 取 决 于 检 测 装 置 的 精 度 。 它 的 光 电 式 脉 冲 编 码 器 可 分 为 增 量 式 脉 冲 作 用 是 检 测 位 移 量 ， 是 将 系 统 发 出 的 指 令 编 码 器 和 绝 对 式 脉 冲 编 码 器 。 信 号 位 置 与 实 际 反 馈 位 置 相 比 较 ， 用 其 差 光 电 脉 冲 编 码 器 是 按 它 每 转 发 出 的 脉 值 去 控 制 进 给 电 动 机 。 在 数 控 伺 服 系 统 冲数 的多 少 来 分 ，有几 种 型 号 ，数控 机 床 中 ，通 常 有两 种 反 馈 系 统 ：一 种 是 速 度 反 最常 用 的脉 冲编 码器 有 ２ ０ ０ ０脉 冲 ／ｒ ，每转 馈 系 统 ， 用 来 测 量 和 控 制 运 动 部 件 的 进 给 脉 冲 位 移 量 ／ ｍｍ 有 ２ ３ ４ ５ ８ ５０脉 冲 ／ ， ， ， ， ；２ ０ ； ａ ｒ ｌ ； ０ ０脉 速 度 ； 另 一种 是 位 置 反 馈 系统 ，用 来 测 量 ｒ 每 转 脉 冲 位 移 量 ／ ｍ 有 ５， ０ ３ ０ 和 控 制 运 动 部 件 的 位 移 量 。 而 实 际 反 馈 位 冲 ／ ，每转 脉 冲 位 移量 ／ｍｍ３ ６ ｌ ｒ ， ， ２。 置 的 采 集 ， 则 是 由 位 置 检 测 装 置 来 完 成 增 量 式 脉 冲 编 码 器 由 光 源 、 光 敏 元 的 。 这 些 检 测 装 置 有 脉 冲 编 码 器 、 旋 转 变 件 、 透 光 狭 缝 、 码 盘 基 片 、 光 桶 板 、 透 明 压 器 、感 应 同步 器 、 光栅 、 接 近 开 关 等 。 镜 、 Ａ／Ｄ 转 换 线 路 及 数 字 显 示 装 置 组 成 。 ２精度检测装置原理简述 绝 对 式 光 电 编 码 器 是 一 种 直 接 编 码 式 的 测 检 测 装 置 种 类 较 多 ， 现 以 绝 对 式 脉 冲 量 元 件 ， 通 过 读 取 编 码 盘 上 的 图 案 确 定 轴 编 码 器 的 接触 式四 位 绝 对 编 码盘 为 例 ，简 的 位 置 没 有 积 累 误 差 。 述 其 工 作 原 理 。 图 ａ是 绝 对 式 光 电编 码 器 （ ） 合 式 绝对 值 编 码 器 ２混 混 合 式 绝 对 值 编 码 器 是 把 增 量 制 码 与 的 结 构 图 。 图 ｂ是 一 个 四 位 二 进 制 编 码 盘 ， 涂 黑 部 分 是 导 电 的 ， 其 余 是 绝 缘 的 ， 码 盘 绝 对 制 码 同做 在 一 码 盘 上 。 圆 盘 的 最 外 圈 上 有 四 条 码 道 。 四 个 码 道 并 排 装 有 四 个 电 是 高 密 度 的 增 量 制 条 纹 ， 中 间 分 布 在 ４ 其 刷 ， 电 刷 经 电 阻 接 到 电 源 正 极 。 码 盘 最 里 圈 圆 环 上 有 ４个 二 进 制 位 循 环 码 ， 每 １ ／４ 面 的 一 圈 是 电 源负 极 （ 图 １ 。 如 ） 圆 由 ４位 二 进 制 循 环 码 分 割 成 ｌ ６个 等 分 位 由 于 制 造 精 度 和 安 装 质 量 或 工 作 过 程 置 。 在 圆 盘 最 里 圈 仍 有 发 一 转 信 号 的 窄 缝 中 意 外 因 素 ， 易 于 引 起 阅 读 错 误 。 为 此 绝 条 。由循 环码读 出的 ４ｘ ｌ ６个位 置 ／转 ，代 对 式 光 电 编 码 盘 大 多 采 用 格 雷 码 编 码 盘 ， 表 了 一 圈 的 粗 计 角 度 检 测 ， 它 和 交 流 伺 服 图 ｃ为 ４位 格 雷 码 盘 。 其 特 点 是 任 何 两 个 相 电 机 ４对 磁 极 的 结 构 相 对 应 ，可 实 现 对 交 邻数 码 间 只有一 位 是变 化 的 ， 这 样 即使制 流 伺 服 电 机 的 磁 场 位 置 进 行 有 效 的 控 制 。 作和 安 装 不 太 准 确 ，产 生 的 误 差 最 多也 只 ３． 其 它检测 装 置 ２ 是 最 低 位 的 一 位 数 。 还 可 消 除 非 单 值 性 误 旋 转 变 压 器 ， 是 一 种 控 制 用 的 微 电 动 差。 机 ， 将 机 械 转 角 变 换 成 与 该 转 角 呈 某 一 函 ３精度检测装 置 数 关 系 的 电 信 号 ， 工 作 原 理 和 普 通 变 压 器 ３． 脉 冲编 码器 检 测装 置 １ 基 本 相 似 。 结 构 简 单 ， 抗 干 扰 能 力 强 ， 工 脉 冲 编 码 器 ， 是 一 种 旋 转 式 脉 冲 发 生 作 可 靠 ， 动 作 灵 敏 ， 对 环 境 没 有 特 殊 要 求 ， 器 ， 能 把 机 械 转 角 变 成 电 脉 冲 。 是 数 控 机 般 用 于 精 度 要 求 不 高 机 床 的 粗 铡 及 中 测 床 上 使 用 最 多 的 角位 移 检 测 传 感 器 。编 码 系 统 。 器 除 了 可 以 测 量 角 位 移 外 ， 还 可 以 通 过 测 感 应 同 步 器 和 旋 转 变 压 器 均 为 电 磁 式 量 光 电 脉 冲 的 频 率 。 经 过 变 换 电 路 也 可 用 检 测 装 嚣 ， 二 者 工 作 原 理 相 同 ， 其 输 出 电 于速 度 检 测 ， 同时 作 为 速 度 检 测 装 置 。 压 随 被 测 直 线 位 移 或 角 位 移 而 改 变 。 主 要 脉 冲 编 码 器 可 分 为 光 电 式 、 接 触 式 和 部 件 包 括 定 尺 和 滑 尺 ， 定 尺 和 滑 尺 分 剐 安 电磁 感 应 式 三 种 。 从 精 度 和 可 靠 性 来 看 ， 装在 机 床 床 身 和 移 动 部件 上 。感 应 同 步 器 光 电 式 较 好 ， 光 电 式 脉 冲 编 码 器 可 以 用 于 角 度 检 测 ， 也 可 用 于 速 度 检 测 。 所 以 在 数