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，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(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，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。

2、測量精度的定義

  大家知道，所有的測量都是對"真實"值的大致估計，也就是說測量的數(shù)值總是和"真實"值有一定的誤差，那么這樣一個誤差的大小就是通常所說的測量精度，它反映了測量儀器系統(tǒng)所能真實還原測量信號值的能力。

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關(guān)，這是兩個不同的概念。精度是一種度量在所選定的分辨率范圍內(nèi)，確定任一脈沖相對另一脈沖位置的能力。精度通常用角度、角分或角秒來表示。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)動一周所產(chǎn)生的輸出信號基本周期數(shù)來表示的，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)電氣傳動中，根據(jù)不同的應(yīng)用對象，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PPR。交流伺服電機控制系統(tǒng)中通常選用分辨率為2500PPR的編碼器。此外對光電轉(zhuǎn)換信號進行邏輯處理，可以得到2倍頻或4倍頻的脈沖信號，從而進一步提高分辨率。

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)，因為是用二進制的碼盤（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、實心軸編碼器和空心軸編碼器之間有何區(qū)別？

  實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，用來防止編碼器的旋轉(zhuǎn)和吸收振動。

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

  差分輸出提到這樣一個事實，即每個通道有一個互補通道，如A和/A。差分線路驅(qū)動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)動器同時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的傳輸距離。

8、什么是集電極開路輸出（Open Collector Output）？

  一個集電極開路輸出是一個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到公共端的路徑，即干式接點。因此，如果您測量一個沒有連接到任何電源的集電極開路輸出電壓，不會看到電壓的改變。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，它是一個常用的術(shù)語。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5V直流信號，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，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，即信號有90度相位差使控制器能夠判斷編碼器的旋轉(zhuǎn)方向。您必須同時使用正交的A和B信號，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、為什么我需要一個上拉電阻？

上拉電阻被用來“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)在信號線上。當(dāng)一個邏輯高電平信號出現(xiàn)，對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。這意味著當(dāng)信號A是高電平時，信號/A是低電平，當(dāng)A是低電平時，/A是高電平。這同樣適用于任何有互補信號的情況。這通常使噪音降到低。一些輸入卡同時接受的A和/A信號。然后比較兩個信號，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A是高電平同時信號/A是低電平時，才能被確認(rèn)。這適用于任何有互補信號的通道,信號A僅作為一個例子。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的相移。當(dāng)輸出信號，信號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。這是通過把每個檢測到的A和B通道脈沖的邊沿轉(zhuǎn)換為自己的脈沖。這個轉(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了一個每轉(zhuǎn)120脈沖的正交編碼器，輸出信號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，請記住一些簡單的規(guī)則。請確認(rèn)你選擇的PPR值不會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邏輯時變?yōu)?/span>PPR為300。這些選擇給你期望的每一個單位只有一個脈沖。記住當(dāng)你你創(chuàng)建的PPR時，一定要記住頻率。當(dāng)選擇PPR時，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，請不要選擇過低的PPR，您的控制器不能識別信號。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）能夠簡化校準(zhǔn)系數(shù)。一旦PPR被選定，或者只要按照技術(shù)手冊中的公式計算。當(dāng)選擇校準(zhǔn)常數(shù)時，請記住越接近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。許多因素都會起作用，連接裝置到一起的大電纜長度。使用長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，同時通過電纜電源會有損耗。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，電弧焊機，交流電源線和變壓器。

B 當(dāng)使用帶互補信號時，使用雙絞線，當(dāng)使用任何類型的信號時都要用屏蔽電纜。

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控制器的輸入，請使用信號放大器。這也是一個很好的方法，以提高信號傳輸?shù)木嚯x。

E 當(dāng)使用差分輸入時，典型的差分線路驅(qū)動器大距離為大約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？

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

19、需要使用屏蔽電纜嗎？

是。強烈使用屏蔽電纜。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位置都有編碼。這樣代替脈沖的輸出，你可以獲得二進制特殊值輸出。當(dāng)要求的位置時，這是非常有用的。值編碼器每圈的每個位置有二進制值，如果電源關(guān)閉，而當(dāng)電源恢復(fù)時位置的實際值能夠被識別。即使控制器丟失電源和過程被移動。

21、什么是格雷碼？

格雷碼是二進制碼的一種形式。格雷碼和二進制碼的不同在于遞增數(shù)的方法不同。對于格雷碼每次遞增只有一位變化。這意味著計數(shù)的順序?qū)⒖吹?/span>0,1, 3, 2, 6和7。這與標(biāo)準(zhǔn)二進制不同，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)時產(chǎn)生的錯誤。下面舉一個例子說明在什么情況可能發(fā)生。這可能由于定時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。這意味著，他們運轉(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，以檢測輸入電壓的變化。這同樣適用于漏或源輸出。

23、線路驅(qū)動器7272和4469輸出的主要區(qū)別是什么？

Line drives線路驅(qū)動器
顧名思義，這種輸出芯片來源于“驅(qū)動”電流到線路。不同于集電極開路輸出，線路驅(qū)動器芯片主動驅(qū)動輸出高或低，因此，能夠使負(fù)載產(chǎn)生漏和源電流（見圖2 ）。主要優(yōu)點是它的線路驅(qū)動能力，推動更高的電流通過電纜，使電纜運行更長。雖然線路驅(qū)動器可用于單端的格式（即推挽輸出），它們是常用的互補或差分信號。使用差分信號，當(dāng)使用屏蔽雙絞線電纜，使用較長的電纜運行或在高噪聲環(huán)境中線路驅(qū)動器。 
或許是廣泛認(rèn)可的線路驅(qū)動器之一。該芯片應(yīng)用于許多競爭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，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）。另一個顯著特征是其7272溫度保護功能。如果7272被驅(qū)動到極限（高負(fù)荷，高電壓的限制，高頻）從而提高了溫度，它會進入保護模式下啟動“退出”或停止輸出。如果讓其冷卻，該芯片將重啟，很像一個熱開關(guān)，并開始運作了。然而，太多會導(dǎo)致重置閾值或啟動點，隨著時間的推移降低，終導(dǎo)致編碼器不可靠。總之，如果應(yīng)用程序連續(xù)引起這樣的停機，應(yīng)該選擇其它不同的線路驅(qū)動器。

4469
4469是另一個非常突出的線路驅(qū)動器選擇。不同于7272 ，4469有高得多的電流驅(qū)動能力，取決于不同通常在100mA的范圍。這是一個明顯的優(yōu)勢，可應(yīng)用于較長電纜運行，通常是在100-300英尺。然而，這種較高的電流能力，伴隨有一個缺點。4469浪費這么多的能量，因此，伴隨著高電流電壓范圍受到影響。一個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。至于費用方面， 4469與7272具有可比性。此外， 4469不具備自動保護功能，它可以傾盡地驅(qū)動而不用擔(dān)心停機，但對使用壽命會有明顯的不利影響。

24、脈沖輪上的裂口，缺口或刮傷會影響編碼器的輸出嗎？

隨損害的嚴(yán)重性和位置而定，這可能會導(dǎo)致脈沖丟失。