Encoders introduction and connection with Siemens drive
Getting started Edition (08-4)
摘 要 本文先分类介绍了各种旋转编码器的原理及输出形式，然后分别介绍 SD,LD，与 MC 系 统与编码器的连接方法及设置。 关键词 编码器，绝对值编码器，增量式编码器, SSI, Endat Key Words Encoder, absolute encoder, increment encoder, SSI, Endat 目 录 西门子驱动编码器介绍 .................................................................................................................. 1 一 编码器介绍 ................................................................................................................................ 3 光学式编码器 ...................................................................................................................... 3 磁式编码器.......................................................................................................................... 3 感应式编码器 ...................................................................................................................... 4 电容式编码器 ...................................................................................................................... 4 二 标准传动编码器的连接及设置 ................................................................................................... 8 三 工程型变频器编码器的连接及设置.......................................................................................... 12 四 运动控制产品编码器介绍 CUMC与编码器的连接： ......................................................................................................... 19 SINAMICS S1
20 ...................................................................................................................... 20
1 编码器介绍
1.1 根据检测原理，编码器可以分为光学式、磁式、感应式和电容式等。 光学式编码器 光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何 位移量转换成脉冲或数字量的传感器，分为直线编码器与旋转编码器。在设备运行过程中， 光栅盘与电机同轴或按一定转速比进行旋转，经过二极管等电子元件组成的检测装置检测输 出若干脉冲信号，并通过计数器等脉冲接收电路来获取电机当前的位置与转速。光电编码器 是目前市场上应用最为广泛的编码器。 图1 磁式编码器 如图 2 所示，磁式编码器拥有一个由金属材料制作的齿轮，同时有永磁材料与敏感元件组 成的磁场接收器，当齿轮旋转时，金属齿轮会影响接收器发出的磁通，引起磁通强弱变化， 变化的磁通经过敏感元件后被转换成为相应的数字或脉冲信号。
图2 除了旋转磁式编码器之外，还有直线磁性尺。其原理相似。 感应式编码器 感应式旋转编码器也是通过测量线圈间的感应现象来识别位置变化。角度值的获取是绝对 式的。通过采用每圈 13 或 32 个信号周期的码盘，可以获得比旋转变压器高得多的位置分辨 率。和光学式旋转编码器相似，感应式旋转编码器也可以在 4096 转之内唯一确定转动圈 数。感应式编码器线圈之间的距离对精度有很大的影响。 电容式编码器 通常是靠耦合电极来实现，目前技术尚不成熟，应用较少。
1.2 按照其刻度方法与编码器的输出形式，编码器可以分为增量式与绝对值式编码器及旋 转变压器 增量式 增量式编码器是直接利用光电转换原理输出方波脉冲 A、B 和 Z 相；A、B 两组脉冲相位 差 90 度，实际应用中可以用来判断电机的旋转方向，当码盘正转时，A 通道脉冲波形比 B 通道超前 π/2，而反转时，A 通道脉冲比 B 通道滞后 π/2，Z 相则每转输出一个脉冲，给计数 系统提供一个初始的零位信号。
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图3
增量式编码器的信号输出波形有正弦波（电流或电压），方波（TTL、HTL）。输出电路形式有 集电极开路（PNP、NPN）；，推拉式多种形式，例如其中我们常见的TTL晶体管逻辑（5V± 0.25），HTL也称高压晶体管(10-24V)逻辑；长线差分驱动，电路图如下：
线驱动
增量式光电编码器集电极开路
推挽式
编码器的信号接收设备接口应与编码器对应，接收模块有低速模块与高速模块之分，开关 频率有高有低。西门子变频器为各类匹配的编码器提供了相应的接口，提供了多种连接方 式： 单通道联接：用于单方向计数，单方向测速。不适用变频器反转。
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