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数控机床脉冲编码器工作原理是什么？

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人气：-发表时间：2021-05-24 23:32【大中小】

脉冲编码器是光学位置检测元件，码盘直接安装在电机的旋转轴上，检测轴的旋转角度位置和速度变化，其输出信号为电脉冲。该检测方式的特点是非接触式无摩擦和磨损，驱动转矩小，响应速度快。缺点是不耐污染，易碎。根据其编码方式，可以分为增量式和绝对值式。数控机床脉冲编码器工作原理是什么?

根据检测原理，编码器分为光学式、磁性、感应式和静电容量式。根据其刻度方法和信号输出形式，分为增量型、绝对值型、混合型3种。

1 .增量型编码器的动作原理

增量式旋转编码器通过内部的两个光接收管转换该角度码轮的定时和相位关系，得到该角度码轮的角度位移量增加(正方向)或减少)的负方向。

下面对增量型旋转编码器的内部动作原理进行说明

a、b两点与2个感光性受体对应，a、b两点间的距离为S2，角度编码盘的晶格间距分别为S0和S1。

根据输出波形图，每个运动周期的定时为

顺时针运动

逆时针运动

甲乙

1 1

0 1

0 0

1 0

甲乙

1 1

1 0

0 0

0 1

由此，可以通过AB相了解编码器当前的旋转方向和速度。

2 .绝对值编码器的动作原理

绝对代码盘中有许多光通道的刻线，各刻线依次为2线、4线、8线、16线。整理一下。这样，在编码器的各位置，通过读取各得分线的开、关，得到从2的零次方到2的n-1次方的唯一的二进制代码(格雷码)的集合。这被称为n位绝对编码器。这样的编码器由光电编码盘的机械位置决定，不受停电、干扰的影响。

每个由机械位置决定的位置，绝对编码器都是唯一的，不需要存储，不需要寻找基准点，也不需要经常计数，也不需要什么时候知道位置，什么时候读取那个位置。由此，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大幅提高。

图1从旋转绝对值编码器到多旋转绝对值编码器

旋转单圈绝对值编码器，在旋转中测量光电编码盘各轨道的得分线，获取唯一的代码。如果旋转360度以上，代码又会回到原点。这不符合绝对代码的唯一原则，因此这样的代码只能用于旋转范围360度以内的测量。被称为单圈绝对值编码器。

测量旋转超过360度的范围时，需要多圈绝对值编码器。

编码器制造商利用钟表齿轮机械的原理，在中心码盘旋转时，通过齿轮驱动另一组码盘(或多组齿轮、多组码盘) )，在单圈的码盘基础上进一步增加转速的码盘，从而实现编码器这种绝对编码器被称为多旋转式绝对编码器，同样由机械位置决定代码，各位置的代码不唯一重复，也不需要存储。多旋转编码器的另一个优点是，由于测量范围广，实际使用大多比较充裕，安装时不需要寻找零点，以某个中间位置为起点即可，安装调整大幅变得简单。

3 .编码器的信号输出型

a )增量编码器的接线和输出

增量型编码器一般使用a、b、z三相输出信号，外加24V和0V； a、b输出相位相差90度的脉冲信号，z相每旋转1周输出1个脉冲作为零点信号。

单相连接时，用于单向计数，测量单向速度。

A.B二相连接，用于正反计数、正反判断和速度判断。

在a、b、z三相连接中，用于带参考位修正的位置测量。

a、A-、b、B-、z、Z-连接是具有对称的负信号的连接，因此电流作用于电缆的电磁场为0，衰减最小，最适合噪声，能够传输远距离。

增量型编码器连接PLC上的FM350、FM450高速计数模块，通过累计计算当前位置。

b )绝对值编码器的接线和输出

向绝对值编码器布线施加时钟信号c、C-、数据信号d、D-、24V和0V；数据通过二进制或格雷码发送，大多数使用SSI同步串行通信和DP通信，传输距离较短时也可以使用并行通信。

SSI接口(RS422模式)通过两条数据线、两条时钟线连接，从接收设备向编码器发送中断的时钟脉冲，绝对的位置值从编码器与时钟脉冲同步输出到接收设备。

以来自接收设备的时钟信号为触发，编码器从高位(MSB )开始与时钟信号同步地输出串行信号。 SSI标准信号在未发送信号时时钟和数据位都是高位，在时钟信号的最初的下降沿开始蓄积编码器的当前值，在从时钟信号的上升沿延迟了T2个延迟时间后发送编码器数据信号。