单圈和多圈，增量和绝对值，编码器常⽤知识，知道80%就可以了! 编码器（encoder）是将信号（如⽐特流）或数据进⾏编制、转换为可⽤以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把⾓位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺．按照读出⽅式编码器可以分为接触式和⾮接触式两种．接触式采⽤电刷输出，⼀电刷接触导电区或绝缘区来表⽰代码的状态是"1”还是“0”；⾮接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采⽤光敏元件时以透光区和不透光区来表⽰代码的状态是"1”还是"0”，通过"1”和“0”的⼆进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号⽤以通讯、传输和储存。 编码器⼯作原理：
利⽤电磁感应原理将两个平⾯型绕组之间的相对位移转换成电信号的测量元件，⽤于长度测量⼯具。感应同步器（俗称编码器、光栅尺）分为直线式和旋转式两类。前者由定尺和滑尺组成，⽤于直线位移测量；后者由定⼦和转⼦组成，⽤于⾓位移测量。 1957年美国的R.W.特利普等在美国取得感应同步器的专利，原名是位置测量变压器，感应同步器是它的商品名称，初期⽤于雷达天线的定位和⾃动跟踪、导弹的导向等。在机械制造中，感应同步器常⽤于数字控制机床、加⼯中⼼等的定位反馈系统中和坐标测量机、镗床等的测量数字显⽰系统中。它对环境条件要求较低，能在有少量粉尘、油雾的环境下正常⼯作。定尺上的连续绕组的周期为2毫⽶。滑尺上有两 个绕组，其周期与定尺上的相同，但相互错开1/4周期（电相位差90°）。
感应同步器的⼯作⽅式有鉴相型和鉴幅型的两种。前者是把两个相位差90°、频率和幅值相同的交流电压U1和U2分别输⼊滑尺上的两个绕组，按照电磁感应原理，定尺上的绕组会产⽣感应电势U。如滑尺相对定尺移动，则U的相位相应变化，经放⼤后与U1和U2⽐相、细分、计数，即可得出滑尺的位移量。在鉴幅型中，输⼊滑尺绕组的是频率、相位相同⽽幅值不同的交流电压，根据输⼊和输出电压的幅值变化，也可得出滑尺的位移量。由感应同步器和放⼤、整形、⽐相、细分、计数、显⽰等电⼦部分组成的系统称为感应同步器测量系统。它的测长精确度可达3微⽶/1000毫⽶，测⾓精度可达1″/360°。
欧姆龙旋转编码器
随着⼯业⾃动化的⾼速发展，编码器在⼯控领域的应⽤更加⼴泛。
⼀、问：增量旋转编码器选型有哪些留意事项？
应留意三⽅⾯的参数：
1．械安装尺⼨，包括定位⽌⼝，轴径，安装孔位；电缆出线⽅式；安装空间体积；⼯作环境防护等级是否满⾜要求。2．分辨率，即编码器⼯作时每圈输出的脉冲数，是否满⾜设计使⽤精度要求。
3．电⽓接⼝，编码器输出⽅式常见有推拉输出（F型HTL格式），电压输出（E），集电极开路（C，常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出。其输出⽅式应和其控制系统的接⼝电路相匹配。
⼆、问：请教如何使⽤增量编码器？
1．增量型旋转编码器有分辨率的差异，使⽤每圈产⽣的脉冲数来计量，数⽬从6到5400或更⾼，脉冲数越多，分辨率越⾼；这是选型的重要依据之⼀。
2．增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B和Z，⼀般采⽤TTL电平，A脉冲在前，B脉冲在
后，A,B脉冲相差90度，每圈发出⼀个Z脉冲，可作为参考机械零位。⼀般利⽤A超前B或B超前A进⾏判向，我公司增量型编码器定义为轴端看编码器顺时针旋转为正转，A超前B为90°，反之逆时针旋转为反转B超前A为90°。也有不相同的，要看产品说明。
3．使⽤plc采集数据，可选⽤⾼速计数模块；使⽤⼯控机采集数据，可选⽤⾼速计数板卡；使⽤单⽚机采集数据，建议选⽤带光电耦合器的输进端⼝。
4．建议B脉冲做顺向（前向）脉冲，A脉冲做逆向（后向）脉冲，Z原点零位脉冲。
5．在电⼦装置中设⽴计数栈。
三、关于户外使⽤或恶劣环境下使⽤
设备在野外使⽤，现场环境脏，⽽且怕撞坏编码器。
有铝合⾦（特殊要求可做不锈钢材质）密封保护外壳，双重轴承重载型编码器，放在户外不怕脏，钢⼚、重型设备⾥都可以⽤。
不过假如编码器安装部分有空间，建议在编码器外部再加装⼀防护壳，以加强对其进⾏保护，必竟编码器属精密元件，⼀台编码器和⼀个防护壳的价值⽐较还是有⼀定差距的。
四、从接近开关、光电开关到旋转编码器：
产业控制中的定位，接近开关、光电开关的应⽤已经相当成熟了，⽽且很好⽤。可是，随着⼯控的不断发展，⼜有了新的要求，这样，选⽤旋转编码器的应⽤优点就突出了：
信息化：除了定位，控制室还可知道其具体位置；
柔性化：定位可以在控制室柔性调整；
现场安装的⽅便和安全、长寿：拳头⼤⼩的⼀个旋转编码器，可以丈量从⼏个µ到⼏⼗、⼏百⽶的间隔，n个⼯位，只要解决⼀个旋转编码器的安全安装题⽬，可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装⿇烦，轻易被撞坏和遭⾼温、⽔⽓困扰等题⽬。由于是光电码盘，⽆机械损耗，只要安装位置正确，其使⽤寿命往往很长。
多功能化：除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，对于变频器，步进电机等的应⽤尤为重要。
经济化：对于多个控制⼯位，只需⼀个旋转编码器的本钱，以及更主要的安装、维护、损耗本钱降低，使⽤寿命增长，其经济化逐渐突显出来。
如上所述优点，旋转编码器已经越来越⼴泛地被应⽤于各种⼯控场合。
五、关于电源供给及编码器和PLC连接：
⼀般编码器的⼯作电源有三种：5Vdc、5-13Vdc或11-26Vdc。假如你买的编码器⽤的是11-26Vdc的，就可以⽤PLC的24V电源，需留意的是：
1．编码器的耗电流，在PLC的电源功率范围内。
2．编码器如是并⾏输出，连接PLC的I/O点，需了解编码器的信号电平是推拉式（或称推挽式）输出还是集电极开路输出，如是集电极开路输出的，有N型和P型两种，需与PLC的I/O极性相同。如是推拉式输出则连接没有什么题⽬。3．编码器如是驱动器输出，⼀般信号电平是5V的，连接的时候要⼩⼼，不要让24V的电源电平串进5V的信号接线中往⽽损坏编码器的信号端。（我公司也可以做宽电压驱动器输出（5-30Vdc），有此要求定货时要注明）
六、在很多的情况之下是编码器并没有坏，⽽只是⼲扰的原因，造成波型不好，导致计数不准。请教如何进⾏判定？谢谢！
编码器属精密元件，这主要由于编码器四周⼲扰⽐较严重，⽐如：是否有⼤型电动机、电焊机频繁起动造成⼲扰，是否
编码器属精密元件，这主要由于编码器四周⼲扰⽐较严重，⽐如：是否有⼤型电动机、电焊机频繁起动造成⼲扰，是否和动⼒线同⼀管道传输等。
选择什么样的输出对抗⼲扰也很重要，⼀般输出带反向信号的抗⼲扰要好⼀些，即A+~A-,B+~B-,Z+~Z-，其特征是加上电源8根线，⽽不是5根线(共零)。带反向信号的在电缆中的传输是对称的，受⼲扰⼩，在接受设备中也可以再增加判定（例如接受设备的信号利⽤A、B信号90°相位差，读到电平10、11、01、00四种状态时，计为⼀有效脉冲，此⽅案可有效进步系统抗⼲扰性能（计
数正确））。
就是编码器也有好坏，其码盘\电⼦芯⽚\内部电路\信号输出的差别很⼤，要不然怎么⼀个1000线的增量型编码器会从300多元到3000多元差别那么⼤呢?
①排除(搬离、封闭、隔离)⼲扰源，
②判定是否为机械间隙累计误差，
③判定是否为控制系统和编码器的电路接⼝不匹配（编码器选型错误）；①②③⽅法偿试后故障现象排除，则可初步判定，若未排除须进⼀步分析。
判定是否为编码器⾃⾝故障的简单⽅法是排除法。现在我公司编码器已⼤规模⽣产，技术⽣产已成熟运⽤，产品故障率控制在千分之⼏。排除法的具体⽅法是：⽤⼀台相同型号的编码器替换上往，假如故障现象相同，可基本排除是编码器故障题⽬，由于两台编码器同时有故障的⼩概率事件发⽣可能很⼩，可以看作为0。假如换⼀台相同型号编码器上往，故障现象⽴即排除，则可基本判定是编码器故障。
七、作甚长线驱动？普通型编码器能否远间隔传送？
答：长线驱动也称差分长线驱动，5V，TTL的正负波形对称形式，由于其正负电流⽅向相反，对外电磁场抵消，故抗⼲扰能⼒较强。普通型编码器⼀般传输间隔是100⽶，假如是24VHTL型且有对称负信号的，传输间隔300-400⽶。
⼋、问：能否简单先容旋转编码器检测直线位移的⽅法？
1．使⽤“弹性连轴器”将旋转编码器与驱动直线位移的动⼒装置的主轴直接联轴。
2．使⽤⼩型齿轮（直齿，伞齿或蜗轮蜗杆）箱与动⼒装置联轴。
3．使⽤在直齿条上转动的齿轮来传递直线位移信息。
4．在传动链条的链轮上获得直线位移信息。
5．在同步带轮的同步带上获得直线位移信息。
6．使⽤安装有磁性滚轮的旋转编码器在直线位移的平整钢铁材料表⾯获得位移信息（避免滑差）。
7．使⽤类似“钢⽪尺”的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线位移信息（数据处理中须克服叠层卷绕误差）。8．类似7，使⽤带⼩型⼒矩电机的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线位移信息（⽬前德国有类似产品，结构复杂，⼏乎⽆叠层卷绕误差）。
九、增量光栅Z信号可否作零点？圆光栅编码器如何选⽤？
⽆论直线光栅还是轴编码器其Z信号的均可达到同A\B信号相同的精确度，只不过轴编码器是⼀圈⼀个，⽽直线光栅是每隔⼀定间隔⼀个，⽤这个信号可达到很⾼的重复精度。可先⽤普通的接近开关初定位，然后最为接近的Z信号(每次同⽅向)，装的时候不要看忘了将其相位调的和光栅相位⼀致，否则不准。
根据你的细分精度要求和分辩率要求选⽤。精度⾼⾃然要选⽤每周线纹⾼的，精度不⾼，就没必要选⽤⾼线纹数的圆光栅编码器了。
⼗、增量型编码器和尽对型编码器有何区别？做⼀个伺服系统时怎么选择呢？
常⽤的为增量型编码器，假如对位置、零位有严格要求⽤尽对型编码器。伺服系统要具体分析，看应⽤场合。
测速度⽤常⽤增量型编码器，可⽆穷累加丈量；测位置⽤尽对型编码器，位置唯⼀性（单圈或多圈），终极看应⽤场合，看要实现的⽬的和要求。
⼗⼀、尽对型旋转编码器选型留意事项，旋转编码器和接近开关、光电开关上风⽐较：
尽对编码器单圈从经济型8位到⾼精度17位，价格可以从⼏百元到1万多不等；
尽对编码器多圈⼤部分⽤25位，输出有SSI，总线ProfibusDP,CAN L2,Interbus,DeviceNet，价格也可以从3千多到1万多不等。
旋转光电编码器丈量⾓度和长度，已是很成熟的技术了，现今再⽤上⾼精度⼤量程的尽对型编码器，⼤⼤进步了丈量精度和可靠性，⽽且经济实⽤。就⽬前来看，其仍然是丈量长度的最多选择。
⼗⼆、从增量式编码器到尽对式编码器
旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电⼯作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有⼲扰⽽丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，⽽且这种偏移的量是⽆从知道的，只有错误的⽣产结果出现后才能知道。
解决的⽅法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的正确性的。为此，在⼯控中就有每次操纵先参考点，开机零等⽅法。
⽐如，打印机扫描仪的定位就是⽤的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的⼀阵响，它在参考零点，然后才⼯作。
这样的⽅法对有些⼯控项⽬⽐较⿇烦，甚⾄不答应开机零（开机后就要知道正确位置），于是就有
了尽对编码器的出现。
尽对编码器光码盘上有很多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排，这样，在编码器的每⼀个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得⼀组从2的零次⽅到2的n-1次⽅的唯⼀的2进制编码（格雷码），这就称为n 位尽对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、⼲扰的影响。
尽对编码器由机械位置决定的每个位置的唯⼀性，它⽆需记忆，⽆需参考点，⽽且不⽤⼀直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就往读取它的位置。这样，编码器的抗⼲扰特性、数据的可靠性⼤⼤进步了。
由于尽对编码器在位置定位⽅⾯明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应⽤于⼯控定位中。
测速度需要可以⽆穷累加丈量，⽬前增量型编码器在测速应⽤⽅⾯仍处于⽆可取代的主流位置。
⼗三、能不能告诉我选⽤尽对型编码器应留意哪些事项？
机械部分:
1.测长度还是测⾓度，测长度如何通过机械⽅式转换(在上⾯有⼀些先容，如不清楚可来电讨论)。测⾓
度是360度内(单圈)，还是可能过360度(多圈)。⽣产过程是⼀个⽅向旋转循环⼯作，还是往返⽅向循环⼯作。
2.轴连接安装形式，有轴型通过软性联轴器连接，还是轴套型连接。
3.使⽤环境：粉尘,⽔⽓，震动，撞击?
电⽓部分：
电⽓部分：
1.连接的输出接收部分是什么?
2.信号形式?
增量式光电编码器3.分辨率要求?
4.控制要求?
⼗四、从单圈尽对式编码器到多圈尽对式编码器
旋转单圈尽对式编码器，以转动中丈量光码盘各道刻线，以获取唯⼀的编码，当转动超过360度时，编码⼜回到原点，这样就不符合尽对编码唯⼀的原则，这样的编码器只能⽤于旋转范围360度以内的丈量，称为单圈尽对式编码器。
假如要丈量旋转超过360度范围，就要⽤到多圈尽对式编码器。
编码器⽣产⼚家运⽤钟表齿轮机械的原理，当中⼼码盘旋转时，通过齿轮传动另⼀组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩⼤编码器的丈量范围，这样的尽对编码器就称为多圈式尽对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯⼀不重复，⽽⽆需记忆。
多圈编码器另⼀个优点是由于丈量范围⼤，实际使⽤往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲零点，将某⼀中间位置作为起始点就可以了，⽽⼤⼤简化了安装调试难度。
多圈式尽对编码器在长度定位⽅⾯的上风明显，已经越来越多地应⽤于⼯控定位中。
⼗五、尽对型编码器的串⾏和并⾏输出的具体⼀点的信息，谢谢！
并⾏输出：
尽对型编码器输出的是多位数码（格雷码或纯⼆进制码），并⾏输出就是在接⼝上有多点⾼低电平输出，以代表数码的1或0，对于位数不⾼的尽对编码器，⼀般就直接以此形式输出数码，可直接进进PLC或上位机的I/O接⼝，输出即时，连接简单。但是并⾏输出有如下题⽬：
1.必须是格雷码，由于如是纯⼆进制码，在数据刷新时可能有多位变化，读数会在短时间⾥造成错码。
2.所有接⼝必须确保连接好，由于如有个别连接不良点，该点电位始终是0，造成错码⽽⽆法判定。
3.传输间隔不能远，⼀般在⼀两⽶，对于复杂环境，最好有隔离。
4.对于位数较多，要很多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来⼯程难度，同样，对于编码器，要同时有很多节点输出，增加编码器的故障损坏率。
并⾏：时间上，数据同时发出；空间上，每个位数的数据各占⽤⼀根线缆。
增量型编码器输出的通常是并⾏输出。
串⾏输出：
串⾏输出就是通过约定，在时间上有先后的数据输出，这种约定称为通讯规约，其连接的物理形式有rs232、
RS422(TTL)、RS485等。
串⾏输出连接线少，传输间隔远，对于编码器的保护和可靠性就⼤⼤进步了，⼀般⾼位数的尽对编码器都是⽤串⾏输出的。
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