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旋转式编码器,旋转式编码器是什么意思

2010年03月03日 15:27 www.elecfans.com 作者：佚名 用户评论（0）

旋转式编码器,旋转式编码器是什么意思

旋转式编码器概要

旋转式编码器的定义
旋转式编码器，是将旋转的机械位移量转换为电气信号，对该信号进行处理后检测位置速度等的传感器。检测直线机械位移量的传感器称为线性编码器。

特长

①根据轴的旋转变位量进行输出

通过联合器与轴结合，能直接检测旋转位移量。;

②启动时无需原点复位。（仅绝对型）

绝对型的情况下，将旋转角度作为绝对数值进行并列输出。

③可对旋转方向进行检测。

增量型中可通过A相和B相的输出时间，绝对型中可通过代码的增减来掌握旋转方向。

④请根据丰富的分辨率和输出型号，选择最合适的传感器。

根据要求精度和成本、连接电路等，选择适合的传感器。


原理

项目分类

特长

构造

输出波形

增量型


E6A2-C

E6B2-C

E6C2-C

E6C3-C

E6D-C

E6F-C

E6H-C

E6J-C
  • 本型号能根据轴的旋转位移量，输出脉冲列。
  • 其方式是通过其他计数器，计算输出脉冲数，通过计数检测旋转量。
  • 希望知道某输入轴位置的旋转量，先按基准位置，使计数位的计数值复位，然后再用计数器把由该位置发出的脉冲数累加起来。
  • 因此，可任意选择基准位置，且可无限量检测旋转量。
  • 其最大的特长是，可添加电路，产生1周期信号的2倍、4倍脉冲数，提高电流的分辨率（注）。
  • 此外，可把每旋转一周发生的Z相信号作为1旋转内的原点使用。
  1. 注. 需要高分辨率时，一般可采用4倍增电路方式。
  2. （如果把A相、B相的上升、下降波形分别进行微分，可得到4倍输出，分辨率则为4倍）。

与轴旋转同时写入光学图案的磁盘时，通过两处狭缝的光就会相应地被透过、遮断。这种光通过与各自的狭缝相对的受光元件转换为电流，通过波形整形后，成为2个矩形波输出。 另2处的狭缝要配置在与矩形波输出的相位差1/4间距处。

多旋转绝对型

E6C-N
  • 单旋转绝对型数据与通常的绝对型具有同样的特长。
  • 旋转量数据也可作为绝对数据输出，根据旋转量数据的检测方式，选择需要或不需要电源断开时的支持电源用电池的类型。
  • 使用增量型编码器，可适用于编码器在任意旋转状态下位置检测绝对化的场合。

检测部与绝对型的构成基本相同。

采用部分单旋转的绝对信号，根据内部设置的计数器，累计单旋转的1次旋转量，并作为绝对的代码，输出多旋转数据。

绝对型

E6CP-A

E6C3-A

E6F-A

E6J-A
  • 本型号为把旋转角度通过2n的代 码作为绝对值，通过并联输出。 因此，如果持有输出代码位数的 输出量。分辨率较大时，输出量 就会增加，方式是通过直接读取 输出代码，进行旋转位置检测。 编码器一旦被装入机械，则可确 定输入旋转轴的零位，一般把零 位作为坐标原点，旋转角度用数 字输出。 此外，不会因干扰等发生数据错 落，也无需进行启动时的原点复 位。 另外，因高速旋转，不能读取符 号时，若降低转速，则可读取正 确的数据，此外因停电等切断电 源，再次接通电源的情况下，也 能读取正确的旋转数据。

旋转已写入图案的磁盘，透过狭缝的光就可依据图案，处于透过与遮断交替的状态。

透过的光可通过受光元件转换为电流，并进行波形整形后，变成数字信号。

分类

选择要点

增量式或绝对式

考虑到容许的成本，电源接通时的原点可否恢复、控制速度、耐干扰性等，选择合适的类型。

分解率精度的选择

在考虑组装机械装置的要求精度和机械的成本的基础上，选择最适合的产品。一般选择机械综合精度的1/2～1/4精度的分辨率。

外形尺寸

选定时还要考虑安装空间与选定轴的形态（中空轴、杆轴类）。

轴容许负重

选定时要考虑到不同安装方法的不同轴负载状态、及机械的寿命等。

容许最大旋转数

根据使用时的机械的最大旋转数来选择。

最高响应频率数

根据组装机械装置使用时的轴最大旋转数来定。

最大响应频率＝（旋转数/60）×分辨率

但是，由于实际的信号周期有所波动，所以选定时应针对上述的计算值，来选择留有余度的规格。

保护构造

  • 根据使用环境中的灰尘、水、油等的程度来选择。
  • 仅灰尘：IP50
  • 还有水、油：IP52（f）、IP64（f）（防滴落、防油）

轴的旋转启动转矩

驱动源的转矩为多少？

输出电路方式

选择电路方式时应考虑到连接的后段机器、信号的频率、传送距离、干扰环境等。

长距离传送的情况下，选择线路驱动器输出。


术语解说
分辨率

轴旋转1次时输出的增量信号脉冲数或绝对值的绝对位置数。

输出相

增量型式的输出信号数。包括1相型（A相）、2相型（A相、B相）、3相（A相、B相、Z相）。Z相输出1次即输出1次原点用的信号。

输出相位差

轴旋转时，将A相、B相各信号相互间上升或下降中的时间偏移量与信号1周期时间的比，或者用电气角表示信号1周期为360°。

A相、B相用电气角表示为90°的相位差。

CW

即顺时针旋转（Clock Wise）的方向。从轴侧面观察为向右旋转，在这个旋转方向中，通常增量型为A相比B相先进行相位输出，绝对型为代码增加方向。

CW方向反旋转时为CCW（Counter Clock Wise）

输出功效比

使轴以固定速旋转时输出的平均脉冲周期时间与1周期的H位时间的比。

最高响应频率

响应信号所得到的最大信号频率。

上升时间、下降时间

输出脉冲的10～90％的时间。

输出电路

（1）开路集电极输出

以输出电路的晶体管发射极为共通型，以集电极为开放式的输出电路。

（2）电压输出

以输出电路的晶体管的发射极为共通型，在集电极与电源间插入电阻，并输出因电压而变化的集电极的输出电路。

（3）线路驱动器输出

本输出方式采用高速、长距离输送用的专用IC方式，是依据RS422-A规格的数据传送方式。信号以差动的2信号输出，因此抗干扰能力强。接受线路驱动器输出的信号时，可使用称为线路接

（4）补码输出

输出上具备NPN和PNP2种输出晶体管的输出电路。根据输出信号的「H」、「L」，2个输出晶体管交互进行「ON」、「OFF」动作。使用时，请在正极电源、OV上进行上拉、下降后再使用。补码输出，包括输出电流的流出、流入两个动作，其特征为信号的上、下降速度快，可延长代码的长距离。可与开路集电极输入机器（NPN、PNP）连接。

启动转矩

旋转式编码器的轴旋转启动时必须的旋转力矩。通常旋转时，一般取比本值低的值。轴为防水用密封设计时，启动转矩的值较高。

惯性力矩

表示旋转式编码器的旋转启动、停止时的惯性力的大小。

轴容许力

是加在轴上的负载负重的容许量。径向以直角方向对轴增加负重，而轴向以轴方向增加负重。两者都为轴旋转时容许负重，该负重的大小对轴承的寿命产生影响。

动作环境温度

是满足规格的环境温度，也是接触外界温度与旋转式编码器的相关零件的温度容许值。

保存环境温度

在断电状态下，不会引起功能劣化的环境温度，也是接触外界温度及与旋转式编码器的相关零件的温度容许值。

保护构造

保护构造的标准是为了防止外部的异物侵入旋转式编码器内。根据IEC60529规格、JEM规格的规定，用IP□□表示。

绝对代码

（1）二进制代码

本代码为纯2进制代码，用2n表示。可通过位置的转换变换复数的位有。

（2）格雷码

转换位置时，只有1位发生变化的代码。 旋转式编码器的代码板为格雷码。

（3）余格雷码

是用格雷码表示36、360、720等2n以外的分辨率时 的代码。格雷码的性质为 ：将格雷码的最上位从“0”切换至“1” 时起，当数值小的一方和数值大的一方分别只取相同区域时，在该范围内从代码的结束与开始进行转换时，只改变1位信号。根据这种性质，可按格雷码进行任意的偶数分辨率设定。 但此时，代码的起始不是从0位置开始，而是从中途的代码开始，所以实际使用时，需要进行代码转换处理，转换至由0位置起的代码后再使用。二进10进制代码（Binary Coded Decimal Code）。是分别用2进符号表示10进制各位的代码。

 
串行传送

对应同时输出多位数据的通常并联传送，可采用由一个传送线进行系列化输出数据的形式，目的是节省连线，在接受信号侧则变换成并联信号后使用。

中空轴型（空心轴型）

旋转轴为中空轴形状，通过将驱动侧的轴直接与中空孔连接，可节省轴方向的空间。

以板簧为缓冲，吸收驱动轴的振动等

金属盘

编码器的旋转板（盘）是用金属制成的，与玻璃旋转板（盘）相比，更强化了耐冲击性。但受到狭缝加工的制约，不能应用于高分辨率。

伺服装置

编码器的安装方法之一是：用伺服装置用配件，压住编码器的法兰部后固定的方法。在临时固定的状态下，可进行编码器旋转方向的位置调节，所以适用于需要与编码器的原点相吻合的情况。

→ 第1118、1119页

绝对代码表

10进制

二进制

格雷

格雷

余留
14符号

BCD

10

1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

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0 0 0 1 1

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0 0 1 0 1

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0 1 0 0 1 1

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0 1 0 1 0 1

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0 1 1 0 0 1

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0 1 1 1 0 1

0 1 1 1 1 0

0 1 1 1 1 1

1 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 1

1 0 0 0 1 0

1 0 0 0 1 1

1 0 0 1 0 0

1 0 0 1 0 1

1 0 0 1 1 0

1 0 0 1 1 1

1 0 1 0 0 0

1 0 1 0 0 1

1 0 1 0 1 0

1 0 1 0 1 1

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1 1 1 1 0 1

1 1 1 1 1 0

1 1 1 1 1 1

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1 0 1 0 0 1

1 0 1 0 1 1

1 0 1 0 1 0

1 0 1 1 1 0

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0 0

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0 2

0 3

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1 0

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1 6

1 7

1 8

1 9

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6

2 7

2 8

2 9

3 0

3 1

3 2

3 3

3 4

3 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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< 0 0 1

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1 0 0 1

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0 0 0 1

0 0 1 0

0 1 1 1

特性数据的读法

轴承的寿命

导线延长特性

 

E6B2-C

 
 

E6B2-CWZ6C

 

  • 表示施加在轴上的负载与机械寿命的关系。
  • 旋转状态的负载大小对轴承的寿命有影响。
  • 表示导线延长时对输出波形的影响。
  • 如延长导线，输出波形的上升时间将变长，输出残留电压将变高。

使用方法与各种数据
可否与外围设备连接的一览表 ○：可连接 ×：不可连接
  1. 增量型

旋转

编码器
型号
连接机型

电子计数器

数字转速计

数字旋转/

脉冲计

数字回加减

运算脉冲计

数字计时

间隔表

方向判别单元

SYSMAC
内置计数器

高速计数器

单元

型号

H7BR

H7ER

K3NR

K3NC

K3NP

E63-WF5C

CJ1M-CPU2□

C□-CT□

E6D-CWZ1E

○

需要编码器

用的其他电源

○

×

×

×

×

×

○

E6D-CWZ2C

○

○

○

○

○

○

×

○

E6F-CWZ5G

○

○

○

○

○

○

○

○

E6A2-CS3E

E6A2-CW3E

E6A2-CWZ3E

E6B2-CWZ3E

E6H-CWZ3E

E6C2-CWZ3E

E6C3-CWZ3EH

○

○

○

○

○

○

×

○

E6A2-CS3C

E6A2-CW3C

E6A2-CWZ3C

○

○

○

○

○

○

×

○

E6A2-CS5C

E6A2-CW5C

E6B2-CWZ6C

E6H-CWZ6C

E6C2-CWZ6C

E6C3-CWZ5GH

○

E6B2-CWZ1X

E6H-CWZ3X

E6C2-CWZ1X

E6C3-CWZ3XH

×

×

×

×

×

×

○

○

E6B2-CWZ5B

E6C2-CWZ5B

○

需要外带负载连接电阻

×

○

×

○

×

×

×

旋转

编码器
型号
连接机型

凸轮定位器

程序控制器SYSMAC

型号

H8PS

H8PR

CPM1A

CQM1H-CPU51

＋CQM1H-ABB21

DC输出单元

E6CP-AG5C

E6C3-AG5C

×

×

○

需要编码器用的

其他电源

○

需要编码器用的

其他电源

○

需要编码器用的

其他电源

E6CP-AG5C-C

E6C3-AG5C-C

E6F-AG5C-C

○

×

×

 

○
  • 需要连接导线
  • E69-DC5

×

 

E6G-AB1E

×

×

×

 

×

 

×

 

E6G-AB2C

×

×

○

需要编码器用的

其他电源

×

 

○

需要编码器用的

其他电源

E6F-AB3C

×

×

×

 

E6F-AB3C-C

×

○

×

 

×

 

×

 

E6C-NN5C

E6C-NN5CA

×

×

○

 

×

 

○

需要编码器用的

其他电源

E6C-NN5C-C

E6C-NN5CA-C

×

×

○
  • 需要日本航空电子（株）制
  • 接插件
    PS-26PE-D4□

×

 

○
  • 需要日本航空电子（株）制
  • 接插件
    PS-26PE-D4□
  1. 与数字转速计（H7ER）的连接示例

适用机型

示例

E6A2-CS3E 10P/R、60P/R

E6C2-CWZ3E、E6F-CWZ5G 600P/R

E6C3-CWZ3EH 10P/R、60P/R、600P/R

  1. 与数字计数器（H7BR）的连接示例

适用机型

示例

E6A2-CW3E

E6C2-CWZ3E、E6C3-CWZ3EH、
E6F-CWZ5G

与加减运算脉冲计（K3NC）的连接示例
  • NPN开路集电极输出

适用机型

示例

E6A2-CS3C、E6A2-CS5C

E6A2-CW3C、E6A2-CW5C

E6C2-CWZ6C、E6F-CWZ5G

  • 电压输出

适用机型

示例

E6A2-CS3E、E6A2-CW3E

E6C2-CWZ3E

程序控制器的高速计数器・单元与（CJ1W-CT210）的连接示例

适用机型
示例①

E6A2-C、E6B2-C、E6C2-C、E6H-C

E6F-CWZ5G、

E6D的开路集电极输出型

编码器为NPN开路集电极时(DC5/12/24V)
 
  1. 编码器的电源为5V或24V时。
    A相＋电源5V→A19、24V→B20
    B相＋电源5V→A17、24V→B18
 

 

适用机型
示例②

E6B2-CWZ5B

E6C2-CWZ5B、E6C3-CWZ5GH

 
编码器为PNP开路集电极时(DC5/12/24V)
 
  1. 编码器的电源为5V或24V时。
    A相＋电源5V→A19、24V→B20
    B相＋电源5V→A17、24V→B18
 

适用机型
示例③

E6B2-CWZ1X、E6C2-CWZ1X

E6C3-CWZ3XH、E6H-CWZ3X

 
编码器为线路驱动器输出时(RS-422)
 
 

  1. 与程序控制器（CJ1M-CPU2□）的连接示例


 

适用机型

示例

E6A2-CWZ5C、E6C2-CWZ6C、

E6C3-CWZ5GH、E6F-CWZ5G

  • CPU装置的输入6点（IN8/9/3及IN6/7/2）可直接读取旋转式编码器的脉冲输入，作为内置高速计数器使用。
  • 响应速度为单相60kHz、相位差（4倍）30kHz、计数值为加法模式时可对0～4294967295、加减法模式时可对-2147483648～+2147483647的脉冲进行计数。
  • 高速计数器的动作模式可通过PC系统设定进行。

〈计数模式〉

 

相位差

输入模式

用A相、B相的相位差（4倍固定）进行加减法计算。

加减法脉冲

输入模式

将A相作为加法脉冲输入、B相作为减法脉冲输入，进行加减法计算。

脉冲＋方向

输入模式

将A相作为脉冲输入，B相作为方向信号（加法/减法）进行加减法计算。

加减法脉冲

输入模式

仅使用A相进行加减法计算。

〈数值范围模式〉

 

线性模式

从下限值到上限值的范围内，对输入脉冲进行计算。

环形模式

在设定范围内，使输入脉冲环形后进行计算。

〈复位方式〉

Z相＋软件

复位

软件复位在ON的状态下，Z相输入为OFF→ON时，对当前值进行复位。

软件复位

软件复位为OFF→ON时，对当前值进行复位。

〈输出方式〉

 

目标值

一致比较

最多可设定48个目标值。当计数值与目标值一致时，实施指定子程序处理。

区域比较

最多可设定8个区域（上、下限值）。计数值达到区域内时，则实施指定子程序处理。

 

适用机型示例

E6B2-CWZ1X、E6C2-CWZ1X

E6C3-CWZ3XH、E6H-CWZ3X

线路驱动器输入型

 

 

  2. 程序控制器 与（CQM1H-CPU51＋CQM1H-ABB21/带绝对值I/F RS-232C内置、大容量型）的连接示例
 

适用机型 示例

E6F-AG5C-C、E6CP-AG5C-C E6C3-AG5C-C

可直接从绝对值（ABS）型编码器读入位置数据。ABS输入是12位的格雷码。位置数据在断电时也可存储，所以电源恢复时无需原点复位。 此外，通过原点修正功能，可将任意位置作为原点处理。

〈动作模式〉

可从BCD模式和

360模式中选择。360模式中选择。

〈分辨率〉/P>

可从8位（0～255）、10位（0～1023）、12位（0～4095）中选择。

设定时请与要连接的编码器的〈输入规格〉

输入电压

DC24V±10％/
-15％

  

输入/出点数

最大128点

输入阻抗

5.4k Ω

用户存储器

3.2K瓦

输入电流

4mA(TYP.)

数据存储器

1K瓦

ON电压

最时 DC16.8V

连接单元数

最多7单元

OFF电压

最大 DC3.0V

指令种类

118种

计数速度

最大 4kHz

输入代码

格雷2进制
(8/10/12位)

 

 

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