德國庫伯勒KUBLER旋轉編碼器是用來測量轉速并配合PWM技術可以實現(xiàn)快速調(diào)速的裝置，光電式旋轉編碼器通過光電轉換，可將輸出軸的角位移、角速度等機械量轉換成相應的電脈沖以數(shù)字量輸出。分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術參數(shù)主要有每轉脈沖數(shù)（幾十個到幾千個都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉速，還可以判斷旋轉的方向。
德國庫伯勒KUBLER旋轉編碼器的工作原理：
由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。
編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級，塑料碼盤是經(jīng)濟型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。
分辨率—編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉分度5~10000線。
德國庫伯勒KUBLER旋轉編碼器的常用術語：
輸出脈沖數(shù)/轉
旋轉編碼器轉一圈所輸出的脈沖數(shù)發(fā)，對于光學式旋轉編碼器，通常與旋轉編碼器內(nèi)部的光柵的槽數(shù)相同（也可在電路上使輸出脈沖數(shù)增加到槽數(shù)的2倍4倍）。
分辨率
分辨率表示旋轉編碼器的主軸旋轉一周，讀出位置數(shù)據(jù)的zui大等分數(shù)。值型不以脈沖形式輸出，而以代碼形式表示當前主軸位置（角度）。與增量型不同，相當于增量型的“輸出脈沖/轉” 。
光柵
光學式旋轉編碼器，其光柵有金屬和玻璃兩種。如是金屬制的，開有通光孔槽；如是玻璃制的，是在玻璃表面涂了一層遮光膜，在此上面沒有透明線條（槽）。槽數(shù)少的場合，可在金屬圓盤上用沖床加工或腐蝕法開槽。在耐沖擊型編碼器上使用了金屬的光柵，它與金屬制的光柵相比不耐沖擊，因此在使用上請注意，不要將沖擊直接施加于編碼器上。
zui大響應頻率是在1秒內(nèi)能響應的zui大脈沖數(shù)（例：zui大響應頻率為2KHz，即1秒內(nèi)可響應2000個脈沖）
公式如下：
zui大響應轉速（rpm）/60×（脈沖數(shù)/轉）=輸出頻率Hz
zui大響應轉速是可響應的zui高轉速，在此轉速下發(fā)生的脈沖可響應公式如下：
zui大響應頻率（Hz）/ （脈沖數(shù)/轉）×60=軸的轉速rpm
輸出波形輸出脈沖（信號）的波形。
輸出信號相位差
二相輸出時，二個輸出脈沖波形的相對的的時間差。
輸出電壓
指輸出脈沖的電壓。輸出電壓會因輸出電流的變化而有所變化。各系列的輸出電壓請參照輸出電流特性圖
起動轉矩
使處于靜止狀態(tài)的編碼器軸旋轉必要的力矩。一般情況下運轉中的力矩要比起動力矩小。
軸允許負荷
表示可加在軸上的zui大負荷，有徑向和軸向負荷兩種。徑向負荷對于軸來說，是垂直方向的，受力與偏心偏角等有關；軸向負荷對軸來說，是水平方向的，受力與推拉軸的力有關。這兩個力的大小影響軸的機械壽命
軸慣性力矩
該值表示旋轉軸的慣量和對轉速變化的阻力
轉速
該速度指示編碼器的機械載荷限制。如果超出該限制，將對軸承使用壽命產(chǎn)生負面影響，另外信號也可能中斷。
格雷碼
格雷碼是數(shù)據(jù)，因為是單元距離和循環(huán)碼，所以很安全。每步只有一位變化。數(shù)據(jù)處理時，格雷碼須轉化成二進制碼。
工作電流
指通道允許的負載電流。
工作溫度
參數(shù)表中提到的數(shù)據(jù)和公差，在此溫度范圍內(nèi)是保證的。如果稍高或稍低，編碼器不會損壞。當恢復工作溫度又能達到技術規(guī)范
工作電壓
編碼器的供電電壓
德國庫伯勒KUBLER旋轉編碼器的輸出信號及信號序列：
一般編碼器輸出信號除A、B兩相（A、B兩通道的信號序列相位差為90度）外，每轉一圈還輸出一個零位脈沖Z。
當主軸以順時針方向旋轉時，按下圖輸出脈沖，A通道信號位于B通道之前；當主軸逆時針旋轉時，A通道信號則位于B通道之后。從而由此判斷主軸是正轉還是反轉。
正弦輸出編碼器輸出的差分信號如下圖所示：
零位信號
編碼器每旋轉一周發(fā)一個脈沖，稱之為零位脈沖或標識脈沖，零位脈沖用于決定零位置或標識位置。要準確測量零位脈沖，不論旋轉方向，零位脈沖均被作為兩個通道的高位組合輸出。由于通道之間的相位差的存在，零位脈沖僅為脈沖長度的一半。
預警信號
有的編碼器還有報警信號輸出，可以對電源故障，發(fā)光二極管故障進行報警，以便用戶及時更換編碼器。
NPN/PNP開路集電極輸出（NPN/PNP Open Collector)
zui基本的輸出方式，抗干擾能力差，輸出有效距離短。在旋轉編碼器中用于增量型編碼器輸出，現(xiàn)已較少使用。
傳輸介質(zhì)：所有導線，光纖，無線電
高頻特性：佳
右圖為NPN開路集電集輸出。
線驅動（TTL/RS422）對稱的正負信號輸出，抗干擾能力強，zui大傳輸距離1000m.
傳輸介質(zhì)：雙絞線
高頻特性：佳
在旋轉編碼器乃至現(xiàn)今工業(yè)控制系統(tǒng)作為電氣連接接口使用非常普遍。
推挽輸出（Push-Pull)
組合了PNP和NPN兩種輸出，對稱的正負信號輸出，可以方便地駁接單端接收，抗干擾能力強，（差分接收）；zui大傳輸距離100m。
傳輸介質(zhì)：雙絞線（差分接收）；所有導線，光纖，無線電（單端接收）。
高頻特性：好
其它
其它的接口方式還有RS232（C），RS485以及編碼器常用的SSI，各種現(xiàn)場總路線（如Profibus,Devicenet,CANopen等）。
德國庫伯勒KUBLER旋轉編碼器的接線方法：
旋轉編碼器是一種光電式旋轉測量裝置，它將被測的角位移直接轉換成數(shù)字信號（高速脈沖信號）。編碼器如以信號原理來分，有增量型編碼器，型編碼器。我們通常用的是增量型編碼器，可將旋轉編碼器的輸出脈沖信號直接輸入給PLC，利用PLC的高速計數(shù)器對其脈沖信號進行計數(shù)，以獲得測量結果。不同型號的旋轉編碼器，其輸出脈沖的相數(shù)也不同，有的旋轉編碼器輸出A、B、Z三相脈沖，有的只有A、B相兩相，zui簡單的只有A相。
編碼器有5條引線，其中3條是脈沖輸出線，1條是COM端線，1條是電源線（OC門輸出型）。編碼器的電源可以是外接電源，也可直接使用PLC的DC24V電源。電源“-”端要與編碼器的COM端連接，“+ ”與編碼器的電源端連接。編碼器的COM端與PLC輸入COM端連接，A、B、Z兩相脈沖輸出線直接與PLC的輸入端連接，A、B為相差90度的脈沖，Z相信號在編碼器旋轉一圈只有一個脈沖，通常用來做零點的依據(jù)，連接時要注意PLC輸入的響應時間。旋轉編碼器還有一條屏蔽線，使用時要將屏蔽線接地，提高抗干擾性。
編碼器-----------PLC
A-----------------X0
B-----------------X1
Z------------------X2
+24V------------+24V
COM------------- -24V-----------COM
德國庫伯勒KUBLER旋轉編碼器的常見故障：
1、編碼器本身故障：是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障，導致其不能產(chǎn)生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內(nèi)部器件。
2、編碼器連接電纜故障：這種故障出現(xiàn)的幾率 zui高，維修中經(jīng)常遇到，應是優(yōu)先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良，這時需更換電纜或接頭。還應特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松動引起開焊或斷路，這時需卡緊電纜。
3、編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過低， 通常不能低于4.75V，造成過低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗，這時需檢修電源或更換電纜。
4、式編碼器電池電壓下降：這種故障通常有含義明確的報警，這時需更換電池，如果參考點位置記憶丟失，還須執(zhí)行重回參考點操作。
5、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落：這會引入干擾信號，使波形不穩(wěn)定，影響通信的準確性，必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。
6、編碼器安裝松動：這種故障會影響位置控制 精度，造成停止和移動中位置偏差量超差，甚至剛一開機即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過載報警，請?zhí)貏e注意。
7、光柵污染 這會使信號輸出幅度下降，必須用脫脂棉沾*輕輕擦除油污。 |
