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增量式編碼器的原理與使用
發(fā)布時間：2015-3-20編碼器是把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。按照工作原理編碼器可分為增量式（SPC）和式（APC）兩類。 增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。 一下是增量式編碼器的一些介紹。
1．工作原理
光電增量式編碼器的工作原理如下：隨轉軸一起轉動的脈沖碼盤上有均勻刻制的光柵，在碼盤上均勻地分布著若干個透光區(qū)段和遮光區(qū)段。 增量式編碼器沒有固定的起始零點，輸出的是與轉角的增量成正比的脈沖，需要用計數(shù)器來計脈沖數(shù)。每轉過一個透光區(qū)時，就發(fā)出一個脈沖信號，計數(shù)器當前值加1，計數(shù)結果對應于轉角的增量。 增量式編碼器的制造工藝簡單，價格便宜，有時也用來測量轉角。
2．增量式編碼器的分類
（1）單通道增量式編碼器內部只有一對光電耦合器，只能產生一個脈沖序列。
（2）AB相編碼器內部有兩對光電耦合器，輸出相位差為90°的兩組脈沖序列。正轉和反轉時兩路脈沖的超前、滯后關系剛好相反。由下圖可知，在B相脈沖的上升沿，正轉和反轉時A相脈沖的電平高低剛好相反，因此使用AB相編碼器，PLC可以很容易地識別出轉軸旋轉的方向。 需要增加測量的精度時，可以采用4倍頻方式，即分別在A、B相波形的上升沿和下降沿計數(shù)，分辨率可以提高4倍，但是被測信號的zui高頻率相應降低。
（3）三通道增量式編碼器內部除了有雙通道增量式編碼器的兩對光電耦合器外，在脈沖碼盤的另外一個通道有1個透光段，每轉1圈，輸出1個脈沖，該脈沖稱為Z相零位脈沖，用做系統(tǒng)清零信號，或坐標的原點，以減少測量的積累誤差。
增量式編碼器的優(yōu)點是構造簡單，平均壽命長，抗*力強，可靠性高，適合于連續(xù)運轉高精度定位控制。其缺點是無法輸出軸轉動的位置信息。
3．編碼器的選型
首先根據(jù)測量要求選擇編碼器的類型，增量式編碼器每轉發(fā)出的脈沖數(shù)等于它的光柵的線數(shù)。在設計時應根據(jù)轉速測量或定位的度要求，和編碼器的轉速，來確定編碼器的線數(shù)。編碼器安裝在電動機軸上，或安裝在減速后的某個轉軸上，編碼器的轉速有很大的區(qū)別。還應考慮它發(fā)出的脈沖的zui高頻率是否在PLC的高速計數(shù)器允許的范圍內。
3．編碼器與PLC高速計數(shù)器的配合問題
以S7-200為例，使用單通道增量式編碼器時，可選高速計數(shù)器的單相加/減計數(shù)器模式（模式0~5），可細分為有/無外部方向輸入信號、有/無復位輸入和有/無啟動輸入信號。 使用AB相編碼器時，高速計數(shù)器應選A/B相正交計數(shù)器模式（模式9～11），可以實現(xiàn)在正轉時加計數(shù)，反轉時減計數(shù)。
4．怎樣判斷AB相編碼器是正轉還是反轉?
S7-200的高速計數(shù)器用SM區(qū)中的當前計數(shù)方向狀態(tài)位來指示編碼器的旋轉方向。如果編碼器輸出脈沖的周期大于PLC的掃描循環(huán)時間的兩倍，通過在B相脈沖的上升沿判斷A相脈沖信號的0、1狀態(tài)，可以判斷編碼器旋轉的方向。
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