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東莞市廣聯(lián)自動化科技有限公司
主營產(chǎn)品： kubler庫伯勒編碼器，kubler旋轉(zhuǎn)編碼器，HYDAC壓力傳感器，EGE傳感器，力士樂比例閥 |
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2023-12-27 閱讀(376)
分享Kubler增量型編碼器信號連接方式
1、信號的匹配形式
增量編碼器的連接，首先最重要的是清楚編碼器的信號輸出形式與接收設(shè)備的匹配問題。選編碼器或選接收設(shè)備一定要兩者信號形式的匹配。增量編碼器的信號輸出從波形上看，分正余弦輸出（sin/cos）與方波輸出兩種。
（1）正余弦輸出（sin/cos）的信號是模擬量變化的信號周期，又分電壓輸出Vpp和電流輸出uApp，這兩種輸出一般PLC都沒有接口，大部分是連接專用的運動控制卡，其內(nèi)部可做細(xì)分而獲得更高的分辨率和動態(tài)特性，也有連接專用的細(xì)分盒再細(xì)分后輸出方波的，選型時搞清楚是電壓輸出還是電流輸出（現(xiàn)在大部分是電壓輸出了）。
（2）方波輸出的也有分集電極開路輸出（Open Collector）、電壓輸出（Voltage）、差分長線驅(qū)動（Line Driver）、推挽式輸出（Totem Pole）等。
A、集電極開路輸出，這種輸出方式通過使用Kubler編碼器輸出側(cè)的三極管，將三極管的發(fā)射極引出端子連接至0V，斷開集電極與+Vcc的端子并把集電極作為輸出端。在編碼器供電電壓和信號接受裝置的電壓不一致的情況下，建議使用這種類型的輸出電路。三極管的極性分NPN與PNP，后接收設(shè)備選型要匹配不可選錯，這種輸出電路簡單經(jīng)濟(jì)，但選型面窄，傳遞距離根據(jù)放大管有遠(yuǎn)有近，但總體傳遞距離不遠(yuǎn)，且保護(hù)不夠，較易損壞，大部分用在單機(jī)設(shè)備上而不是工程項目中。這種輸出的電壓依據(jù)供電，有5-12V輸出和12-24V輸出，這也要搞清楚才能確保信號的連接。
B、庫伯勒編碼器電壓輸出，這種輸出方式通過使用編碼器輸出側(cè)的三極管，將三極管的發(fā)射極引出端子連接至0V，集電與+Vcc和負(fù)載之間增加一個電阻相連，并作為輸出端。在編碼器供電電壓和信號接受裝置的電壓一致的情況下，建議使用這種類型的輸出電路。這是針對是PNP或NPN形式的接收設(shè)備的一種權(quán)宜，便于兩者都可以連接，但現(xiàn)在這種電壓接口往往已經(jīng)做在了經(jīng)濟(jì)型PLC上了，如果是那樣的PLC，還是應(yīng)該直接選集電極開路輸出的，或電壓型的極性相當(dāng)?shù)木幋a器，因為如果選電壓輸出型的編碼器PNP+電壓的，而連接的PLC是NPN+電壓的，就會有漏電流而產(chǎn)生錯誤。
C、差分長線驅(qū)動（有的歐洲的編碼器用TTL來表示，是相對于后面介紹的HTL的），這種輸出方式將線驅(qū)動專用IC芯片（差分放大電路）用于編碼器輸出電路，由于它具有高速響應(yīng)和良好的抗噪聲性能，使得線驅(qū)動輸出適宜長距離傳輸。大部分是5V，提供A+、B+、Z+及其180度反相的A-、B-、Z-，讀取時，以A+與A-的差分值讀取，對于共摸干擾有抑制作用，傳遞距離較遠(yuǎn)，由于抗干擾能力較強(qiáng)，一般傳輸距離是100米，在運動控制（數(shù)控機(jī)床）中用得較多。
D、推挽式放大（有的歐洲的編碼器用HTL表示），這種輸出方式由上下一組NPN+PNP型的三極管組成，當(dāng)其中一個三極管導(dǎo)通時，另外一個三極管則關(guān)斷。電流通過輸出側(cè)的兩個三極管向兩個方向流入，并始終輸出電流。因此它阻抗低，而且不太受噪聲和變形波的影響。根據(jù)供電，輸出有10-30V，對于接收設(shè)備的兼容性強(qiáng)，信號強(qiáng)而穩(wěn)定，如果再有與差分長線驅(qū)動一樣有反相信號的話，因信號電壓高，傳遞最遠(yuǎn)，差分傳遞及接收，抗干擾最好，工程項目或大型設(shè)備中，推挽式輸出，而在較遠(yuǎn)傳遞或大變頻電機(jī)工況下，又要選具有反相輸出的推挽式輸出編碼器，，傳輸距離可達(dá)300-400米（例如ABB變頻控制器，就有這樣的接口：A+/A-,B+/B-,Z+/Z-）。
其余的信號形式可能不在主流，不介紹了。
2、工作轉(zhuǎn)速與電子開關(guān)頻率和分辨率的關(guān)系
在Kubler增量型編碼器的選型中，還有個重要的問題就是開關(guān)頻率問題，無論是編碼器還是接收設(shè)備，這都是一個重要的參數(shù)。
前面介紹了，Kubler增量編碼器碼盤是由很多光柵刻線組成的，有兩個（或4個的）光眼讀取A,B信號的，刻線的密度決定了這個增量型編碼器的分辨率，而編碼器讀取并輸出這個刻線的頻率稱為電子開關(guān)頻率，由于受光學(xué)器件與電子放大器件的限制，對于每個增量型編碼器，這個頻率fmax是有上限的。就好比火車，啟動時慢慢開，我們還能辨別車窗內(nèi)的旅客，開得快了，我們只能看到一節(jié)節(jié)車皮了。
顯然，這個限制同時與分辨率（刻線的密度）、轉(zhuǎn)速（刻線的變化速度）有關(guān)。
fmax就是編碼器參數(shù)給出的最大電子開關(guān)頻率，由此可以計算出在選不同的分辨率下，可以得到的最大工作轉(zhuǎn)速，注意，一般編碼器也有一個最大機(jī)械轉(zhuǎn)速參數(shù)，那是指編碼器的軸承等機(jī)械可以承受的轉(zhuǎn)速。
在接收設(shè)備端，同樣由于受電子器件的限制，有一個頻率上限問題，這就是大家經(jīng)常提到的普通計數(shù)模塊與高速計數(shù)模塊問題，以提供的公式，計算出接收設(shè)備所需要的電子頻率，正確選型，以確保信號讀取的準(zhǔn)確。特別需要說明的是，并不是接收設(shè)備的開關(guān)頻率越高越好，頻率越高，接收設(shè)備對信號的頻寬開的門就越大，抗干擾問題就越嚴(yán)重了，我曾經(jīng)接到一個用戶的電話，在汽車廠的運動控制系統(tǒng)中，接收的運動控制卡的接收頻率是1MHz，其現(xiàn)場的抗干擾問題就困惑了他很長時間。
