欧姆龙旋转编码器原理.doc

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
南京凯基特电气，传感器， 1.3.7.3.9.1.8.4.1.4.4朱