堡盟編碼器在應(yīng)用常見問題以及解答

一、通用問題：

1、什么是編碼器？

  編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。前者稱為碼盤，后者稱碼尺．

按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”。按照工作原理編碼器可分為增量式和式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過程無(wú)關(guān)。

2、測(cè)量精度的定義

  大家知道，所有的測(cè)量都是對(duì)"真實(shí)"值的大致估計(jì)，也就是說(shuō)測(cè)量的數(shù)值總是和"真實(shí)"值有一定的誤差，那么這樣一個(gè)誤差的大小就是通常所說(shuō)的測(cè)量精度，它反映了測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)所能真實(shí)還原測(cè)量信號(hào)值的能力。

3、增量編碼器的精度

  增量式光電編碼器的精度與分辨率無(wú)關(guān)，這是兩個(gè)不同的概念。精度是一種度量在所選定的分辨率范圍內(nèi)，確定任一脈沖相對(duì)另一脈沖位置的能力。精度通常用角度、角分或角秒來(lái)表示。編碼器的精度與碼盤透光縫隙的加工質(zhì)量、碼盤的機(jī)械旋轉(zhuǎn)情況的制造精度因素有關(guān)，也與安裝技術(shù)有關(guān)。

4、增量編碼器的分辨率

  光電編碼器的分辨率是以編碼器軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周所產(chǎn)生的輸出信號(hào)基本周期數(shù)來(lái)表示的，即脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)（PPR）。碼盤上的透光縫隙的數(shù)目就等于編碼器的分辨率，碼盤上刻的縫隙越多，編碼器的分辨率就越高。在工業(yè)電氣傳動(dòng)中，根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，可選擇分辨率通常在500－6000PPR的增量式光電編碼器，高可以達(dá)到幾萬(wàn)PPR。交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中通常選用分辨率為2500PPR的編碼器。此外對(duì)光電轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行邏輯處理，可以得到2倍頻或4倍頻的脈沖信號(hào)，從而進(jìn)一步提高分辨率。

5、值編碼器精度跟分辨率由何關(guān)系？

  單圈值編碼器的位數(shù)代表碼盤的碼道數(shù)，因?yàn)槭怯枚M(jìn)制的碼盤（格雷碼相同），所以他的精度就成了2的幾次方，比如12位，就是2的12次方也就是4096。
  編碼器的分辨率與精度并不一定相當(dāng)，精度隨刻線、碼盤機(jī)械同心度、讀數(shù)響應(yīng)速度、溫度特性等各種因數(shù)決定。如果一個(gè)編碼器是用刻線正弦波細(xì)分獲得高分辨率的，那它的精度并沒有提高，細(xì)分僅提高了分辨率。在細(xì)分前的刻線精度是多少，細(xì)分后的精度還是多少，所以有些高分辨率的編碼器的精度取決于之前是用多少線再細(xì)分的。

6、實(shí)心軸編碼器和空心軸編碼器之間有何區(qū)別？

  實(shí)心軸編碼器需要安裝法蘭和聯(lián)軸器?？招妮S編碼器只需要一個(gè)，用來(lái)防止編碼器的旋轉(zhuǎn)和吸收振動(dòng)。

7、什么是差分線路驅(qū)動(dòng)器輸出（Differential Line DriverOutput）？

  差分輸出提到這樣一個(gè)事實(shí)，即每個(gè)通道有一個(gè)互補(bǔ)通道，如A和/A。差分線路驅(qū)動(dòng)器可以幫助提高抗噪聲性能（見/A和/B通道用于什么？）。差分線路驅(qū)動(dòng)器還允許您比推挽輸出更多的漏或源電流。差分線路驅(qū)動(dòng)器同時(shí)有漏和源電路一起工作。（見什么是漏或源輸入？）它也可以幫助提高信號(hào)的傳輸距離。

8、什么是集電極開路輸出（Open Collector Output）？

  一個(gè)集電極開路輸出是一個(gè)NPN晶體管。NPN晶體管允許漏電流到公共端。它可以被認(rèn)為是一個(gè)開關(guān)，允許電路經(jīng)過負(fù)荷后被連接到共同端。這意味著如果要有輸出工作需要一個(gè)電源。電源經(jīng)過負(fù)荷必須被連接到輸出，否則NPN晶體管只是建立了一個(gè)到公共端的路徑，即干式接點(diǎn)。因此，如果您測(cè)量一個(gè)沒有連接到任何電源的集電極開路輸出電壓，不會(huì)看到電壓的改變。如果集電極開路正常工作，經(jīng)過輸出負(fù)載后電壓應(yīng)該被檢測(cè)到。

9、什么是圖騰柱輸出（Totem Pole output）？

  圖騰柱輸出基本上和推挽輸出一樣，但當(dāng)提到了TTL裝置時(shí)，它是一個(gè)常用的術(shù)語(yǔ)。它和推挽輸出之間的主要差別是漏或源電流的大小。圖騰柱輸出比推挽輸出的漏/源電流要小。其他主要區(qū)別在于輸出電壓不同。圖騰柱只能是一個(gè)5V直流信號(hào)，而推挽輸出將跟隨輸入電壓。

10、什么是推挽輸出(Push Pull Output)？

推挽輸出是一種允許你同時(shí)連接漏或源電路的輸出。（見什么是漏或源輸入？）這種類型的輸出允許你比圖騰柱輸出更多的電流和跟隨輸入電壓。當(dāng)集電極開路輸出和編碼器連接的控制器不能工作時(shí)，需要選擇推挽輸出。

11、什么是正交輸出(Quadrature output)？

正交輸出是指信號(hào)A和B之間有90度的相移，A超前B或B超前A取決于旋轉(zhuǎn)方向。這并不意味著輸出將4倍編碼器每圈的分辨率。這一事實(shí)，即信號(hào)有90度相位差使控制器能夠判斷編碼器的旋轉(zhuǎn)方向。您必須同時(shí)使用正交的A和B信號(hào)，才能獲得X2或X4的邏輯關(guān)系。（見正交和x4邏輯之間有何不同？）

12、為什么我需要一個(gè)上拉電阻？

上拉電阻被用來(lái)“拉”邏輯高電壓水平達(dá)到工作電壓。這是非常有用的，當(dāng)集電極開路的輸出沒有達(dá)到顯示邏輯高電平所需的電壓水平或噪音出現(xiàn)在信號(hào)線上。當(dāng)一個(gè)邏輯高電平信號(hào)出現(xiàn)，對(duì)于集電極開路其電壓水平約等于工作電壓。其中的差值是由于上拉電阻上的電壓跌落。如果負(fù)載不以地為參考，這并不是必要的。

13、/A和/B通道有什么用？

/A和/B通道是A和B通道的反信號(hào)。這意味著當(dāng)信號(hào)A是高電平時(shí)，信號(hào)/A是低電平，當(dāng)A是低電平時(shí)，/A是高電平。這同樣適用于任何有互補(bǔ)信號(hào)的情況。這通常使噪音降到低。一些輸入卡同時(shí)接受的A和/A信號(hào)。然后比較兩個(gè)信號(hào)，以幫助消除導(dǎo)線上竄入的共模噪聲。接收的脈沖只有信號(hào)A是高電平同時(shí)信號(hào)/A是低電平時(shí)，才能被確認(rèn)。這適用于任何有互補(bǔ)信號(hào)的通道,信號(hào)A僅作為一個(gè)例子。這通常稱為差分輸出。

14、正交和x4邏輯之間有何不同？

正交輸出指的是輸出信號(hào)的相移。當(dāng)輸出信號(hào)，信號(hào)A和B互相之間有90度的相差，這被稱做正交。這只是正交名詞的解釋。（見什么是正交輸出？）

x4邏輯指控制器如何解釋接收的信號(hào)。這是通過把每個(gè)檢測(cè)到的A和B通道脈沖的邊沿轉(zhuǎn)換為自己的脈沖。這個(gè)轉(zhuǎn)換發(fā)生在控制器，而不是在編碼器。

這意味著如果你訂購(gòu)了一個(gè)每轉(zhuǎn)120脈沖的正交編碼器，輸出信號(hào)A和B將有90度的相移。這并不意味著每一轉(zhuǎn)，編碼器將產(chǎn)生480個(gè)脈沖。增加的脈沖只發(fā)生在控制器。

15、如何選擇每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（PPR）？

當(dāng)選擇編碼器的PPR值時(shí)，請(qǐng)記住一些簡(jiǎn)單的規(guī)則。請(qǐng)確認(rèn)你選擇的PPR值不會(huì)超過控制器或編碼器高頻率。嘗試選擇PPR接近你要顯示的值，這樣就消除或減少校準(zhǔn)常數(shù)的必要。例如，如果你想每圈顯示12英寸，就選擇PPR為12。如果你想顯示12.00英寸，選擇1200PPR。然而不要錯(cuò)誤地忘記了控制器輸入的乘數(shù)。大多數(shù)控制器有X2或X4的邏輯。如果是X2邏輯，當(dāng)顯示12.00將變?yōu)槟?/span>PPR為600;當(dāng)X4邏輯時(shí)變?yōu)?/span>PPR為300。這些選擇給你期望的每一個(gè)單位只有一個(gè)脈沖。記住當(dāng)你你創(chuàng)建的PPR時(shí)，一定要記住頻率。當(dāng)選擇PPR時(shí)，在高轉(zhuǎn)速下不能超過編碼器能夠處理的頻率。相反的情況也是如此，請(qǐng)不要選擇過低的PPR，您的控制器不能識(shí)別信號(hào)。嘗試選擇您的PPR，讓您的校準(zhǔn)常數(shù)為0.5和1之間。

16、如何設(shè)置我的校準(zhǔn)常數(shù)？

如果正確選擇每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（PPR）能夠簡(jiǎn)化校準(zhǔn)系數(shù)。一旦PPR被選定，或者只要按照技術(shù)手冊(cè)中的公式計(jì)算。當(dāng)選擇校準(zhǔn)常數(shù)時(shí)，請(qǐng)記住越接近1越好。校準(zhǔn)常數(shù)的值是您好的編碼器的每個(gè)脈沖的分辨率。

17、編碼器和我的系統(tǒng)之間的距離可以多遠(yuǎn)？

沒有固定的答案。許多因素都會(huì)起作用，連接裝置到一起的大電纜長(zhǎng)度。使用長(zhǎng)電纜的大問題是電纜變得更容易受到噪音干擾。這是由于電纜的電容，電纜象天線一樣起作用，同時(shí)通過電纜電源會(huì)有損耗。電纜大距離可以被獲得，必須遵循以下一些基本的布線原則。

A 使電纜遠(yuǎn)離產(chǎn)生的電氣噪聲的物體。這包括交流電機(jī)，電弧焊機(jī)，交流電源線和變壓器。

B 當(dāng)使用帶互補(bǔ)信號(hào)時(shí)，使用雙絞線，當(dāng)使用任何類型的信號(hào)時(shí)都要用屏蔽電纜。

C 輸出電壓使用允許高電壓。例如，如果編碼器可以輸出5到24伏，那就使用24伏。使用集電極開放或和差分接收器（ PM28S00 ）一起使用的差分線路驅(qū)動(dòng)器輸出，以便得到大的漏/源電流源。
d 如果您使用的是編碼器作為不止一個(gè)控制器的輸入，請(qǐng)使用信號(hào)放大器。這也是一個(gè)很好的方法，以提高信號(hào)傳輸?shù)木嚯x。

E 當(dāng)使用差分輸入時(shí)，典型的差分線路驅(qū)動(dòng)器大距離為大約100英尺，集電極開路的距離大約是35英尺。

18、什么是零速傳感器？

零速指示是一個(gè)單獨(dú)的輸出，應(yīng)用中當(dāng)速度低于一定的頻率作為報(bào)警，不是零速出現(xiàn)。零速?zèng)]法檢測(cè)，只有跌落到一定頻率以下可以被檢測(cè)。當(dāng)應(yīng)用至關(guān)重要的和必須被監(jiān)視時(shí)，這是非常有用地。

19、需要使用屏蔽電纜嗎？

是。強(qiáng)烈使用屏蔽電纜。特別是使用在存在的電氣噪聲的區(qū)域。如果你有任何噪聲問題，或者懷疑可能有，請(qǐng)使用屏蔽電纜。

20、為什么使用值編碼器？

首先，什么是值編碼器？值編碼器在每圈的每個(gè)位置都有編碼。這樣代替脈沖的輸出，你可以獲得二進(jìn)制特殊值輸出。當(dāng)要求的位置時(shí)，這是非常有用的。值編碼器每圈的每個(gè)位置有二進(jìn)制值，如果電源關(guān)閉，而當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)位置的實(shí)際值能夠被識(shí)別。即使控制器丟失電源和過程被移動(dòng)。

21、什么是格雷碼？

格雷碼是二進(jìn)制碼的一種形式。格雷碼和二進(jìn)制碼的不同在于遞增數(shù)的方法不同。對(duì)于格雷碼每次遞增只有一位變化。這意味著計(jì)數(shù)的順序?qū)⒖吹?/span>0,1, 3, 2, 6和7。這與標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制不同，它的順序是0, 1, 2, 3, 4和5。

格雷碼可以防止在轉(zhuǎn)換到下一狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)誤。下面舉一個(gè)例子說(shuō)明在什么情況可能發(fā)生。這可能由于定時(shí)器和電纜的電容引起。從0011變到0100的情況可能出現(xiàn)0111，而格雷碼不會(huì)出現(xiàn)這種可能性。

22、什么是漏或源輸入？

漏和源輸入僅僅涉及晶體管電流的流動(dòng)。這意味著，他們運(yùn)轉(zhuǎn)需要電壓和負(fù)載。漏輸入要求在連接它到電路以前需要電壓和負(fù)載。對(duì)于電路，這就是“漏”到地。源輸入必須放在電路的負(fù)載之前。這意味著這是“源”電流到電路。電壓和負(fù)載都必須出現(xiàn)在任何一種情況下，以檢測(cè)輸入電壓的變化。這同樣適用于漏或源輸出。

23、線路驅(qū)動(dòng)器7272和4469輸出的主要區(qū)別是什么？

Line drives線路驅(qū)動(dòng)器
顧名思義，這種輸出芯片來(lái)源于“驅(qū)動(dòng)”電流到線路。不同于集電極開路輸出，線路驅(qū)動(dòng)器芯片主動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸出高或低，因此，能夠使負(fù)載產(chǎn)生漏和源電流（見圖2 ）。主要優(yōu)點(diǎn)是它的線路驅(qū)動(dòng)能力，推動(dòng)更高的電流通過電纜，使電纜運(yùn)行更長(zhǎng)。雖然線路驅(qū)動(dòng)器可用于單端的格式（即推挽輸出），它們是常用的互補(bǔ)或差分信號(hào)。使用差分信號(hào)，當(dāng)使用屏蔽雙絞線電纜，使用較長(zhǎng)的電纜運(yùn)行或在高噪聲環(huán)境中線路驅(qū)動(dòng)器。 
或許是廣泛認(rèn)可的線路驅(qū)動(dòng)器之一。該芯片應(yīng)用于許多競(jìng)爭(zhēng)力的編碼器和充分的理由;7272達(dá)到了良好的折衷電流能力，可使用電壓范圍，以及芯片的成本。典型的電流輸出能力的7272芯片是在40－50mA范圍，適用于電纜運(yùn)行在臨近的50-75英尺。此外， 7272芯片一般的供應(yīng)提供了“鏡像電壓”輸出，換句話說(shuō)，不管輸入編碼器的電壓是多少，同樣將輸出電壓（減去少量考慮到編碼器的功率要求）。另一個(gè)顯著特征是其7272溫度保護(hù)功能。如果7272被驅(qū)動(dòng)到極限（高負(fù)荷，高電壓的限制，高頻）從而提高了溫度，它會(huì)進(jìn)入保護(hù)模式下啟動(dòng)“退出”或停止輸出。如果讓其冷卻，該芯片將重啟，很像一個(gè)熱開關(guān)，并開始運(yùn)作了。然而，太多會(huì)導(dǎo)致重置閾值或啟動(dòng)點(diǎn)，隨著時(shí)間的推移降低，終導(dǎo)致編碼器不可靠?？傊?，如果應(yīng)用程序連續(xù)引起這樣的停機(jī)，應(yīng)該選擇其它不同的線路驅(qū)動(dòng)器。

4469
4469是另一個(gè)非常突出的線路驅(qū)動(dòng)器選擇。不同于7272 ，4469有高得多的電流驅(qū)動(dòng)能力，取決于不同通常在100mA的范圍。這是一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于較長(zhǎng)電纜運(yùn)行，通常是在100-300英尺。然而，這種較高的電流能力，伴隨有一個(gè)缺點(diǎn)。4469浪費(fèi)這么多的能量，因此，伴隨著高電流電壓范圍受到影響。一個(gè)典型的鏡像電壓輸出于15VDC ，如果選擇可調(diào)的5伏輸出，輸入電壓可提高到24伏。至于費(fèi)用方面， 4469與7272具有可比性。此外， 4469不具備自動(dòng)保護(hù)功能，它可以傾盡地驅(qū)動(dòng)而不用擔(dān)心停機(jī)，但對(duì)使用壽命會(huì)有明顯的不利影響。

24、脈沖輪上的裂口，缺口或刮傷會(huì)影響編碼器的輸出嗎？

隨損害的嚴(yán)重性和位置而定，這可能會(huì)導(dǎo)致脈沖丟失。