旋转式编码器概要

一、旋转式编码器的定义
旋转式编码器，是将旋转的机械位移量转换为电气信号，对该信号进行处理后检测位置速度等的传感器。检测直线机械位移量的传感器称为线性编码器。

二、特长

①根据轴的旋转变位量进行输出通过联合器与轴结合，能直接检测旋转位移量。

②启动时无需原点复位。（仅绝对型）绝对型的情况下，将旋转角度作为绝对数值进行并列输出。

③可对旋转方向进行检测。增量型中可通过A相和B相的输出时间，绝对型中可通过代码的增减来掌握旋转方向。

④请根据丰富的分辨率和输出型号，选择最合适的传感器。根据要求精度和成本、连接电路等，选择适合的传感器。

三、原理

四、分类-选择要点

1、增量式或绝对式

考虑到容许的成本，电源接通时的原点可否恢复、控制速度、耐干扰性等，选择合适的类型。

2、分解率精度的选择

在考虑组装机械装置的要求精度和机械的成本的基础上，选择最适合的产品。一般选择机械综合精度的1/2～1/4精度的分辨率。

3、外形尺寸

选定时还要考虑安装空间与选定轴的形态（中空轴、杆轴类）。

4、轴容许负重

选定时要考虑到不同安装方法的不同轴负载状态、及机械的寿命等。

5、容许最大旋转数

根据使用时的机械的最大旋转数来选择。

6、最高响应频率数

根据组装机械装置使用时的轴最大旋转数来定。最大响应频率＝（旋转数/60）×分辨率。但是，由于实际的信号周期有所波动，所以选定时应针对上述的计算值，来选择留有余度的规格。

7、保护构造

根据使用环境中的灰尘、水、油等的程度来选择。仅灰尘：IP50，还有水、油：IP52（f）、IP64（f）（防滴落、防油）

8、轴的旋转启动转矩

驱动源的转矩为多少？

9、输出电路方式

选择电路方式时应考虑到连接的后段机器、信号的频率、传送距离、干扰环境等。长距离传送的情况下，选择线路驱动器输出。

五、术语解说

1、分辨率

轴旋转1次时输出的增量信号脉冲数或绝对值的绝对位置数。

2、输出相

增量型式的输出信号数。包括1相型（A相）、2相型（A相、B相）、3相（A相、B相、Z相）。Z相输出1次即输出1次原点用的信号。

3、输出相位差

轴旋转时，将A相、B相各信号相互间上升或下降中的时间偏移量与信号1周期时间的比，或者用电气角表示信号1周期为360°。A相、B相用电气角表示为90°的相位差。

4、CW

即顺时针旋转（Clock Wise）的方向。从轴侧面观察为向右旋转，在这个旋转方向中，通常增量型为A相比B相先进行相位输出，绝对型为代码增加方向。CW方向反旋转时为CCW（Counter Clock Wise）

5、输出功效比

使轴以固定速旋转时输出的平均脉冲周期时间与1周期的H位时间的比。

6、最高响应频率

响应信号所得到的最大信号频率。上升时间、下降时间输出脉冲的10～90％的时间。

7、输出电路

（1）开路集电极输出

以输出电路的晶体管发射极为共通型，以集电极为开放式的输出电路。

（2）电压输出

以输出电路的晶体管的发射极为共通型，在集电极与电源间插入电阻，并输出因电压而变化的集电极的输出电路。

（3）线路驱动器输出

本输出方式采用高速、长距离输送用的专用IC方式，是依据RS422-A规格的数据传送方式。信号以差动的2信号输出，因此抗干扰能力强。接受线路驱动器输出的信号时，可使用称为线路接

（4）补码输出

输出上具备NPN和PNP2种输出晶体管的输出电路。根据输出信号的「H」、「L」，2个输出晶体管交互进行「ON」、「OFF」动作。使用时，请在正极电源、OV上进行上拉、下降后再使用。补码输出，包括输出电流的流出、流入两个动作，其特征为信号的上、下降速度快，可延长代码的长距离。可与开路集电极输入机器（NPN、PNP）连接。

 8、启动转矩

旋转式编码器的轴旋转启动时必须的旋转力矩。通常旋转时，一般取比本值低的值。轴为防水用密封设计时，启动转矩的值较高。

 9、惯性力矩

表示旋转式编码器的旋转启动、停止时的惯性力的大小。

 10、轴容许力

是加在轴上的负载负重的容许量。径向以直角方向对轴增加负重，而轴向以轴方向增加负重。两者都为轴旋转时容许负重，该负重的大小对轴承的寿命产生影响。

 11、动作环境温度

是满足规格的环境温度，也是接触外界温度与旋转式编码器的相关零件的温度容许值。

 12、保存环境温度

在断电状态下，不会引起功能劣化的环境温度，也是接触外界温度及与旋转式编码器的相关零件的温度容许值。

 13、保护构造

保护构造的标准是为了防止外部的异物侵入旋转式编码器内。根据IEC60529规格、JEM规格的规定，用IP□□表示。

 14、绝对代码

（1）二进制代码

本代码为纯2进制代码，用2n表示。可通过位置的转换变换复数的位有。

（2）格雷码

转换位置时，只有1位发生变化的代码。 旋转式编码器的代码板为格雷码。

（3）余格雷码

是用格雷码表示36、360、720等2n以外的分辨率时 的代码。格雷码的性质为 ：将格雷码的最上位从“0”切换至“1” 时起，当数值小的一方和数值大的一方分别只取相同区域时，在该范围内从代码的结束与开始进行转换时，只改变1位信号。根据这种性质，可按格雷码进行任意的偶数分辨率设定。 但此时，代码的起始不是从0位置开始，而是从中途的代码开始，所以实际使用时，需要进行代码转换处理，转换至由0位置起的代码后再使用。二进10进制代码（Binary Coded Decimal Code）。是分别用2进符号表示10进制各位的代码。

15、串行传送

对应同时输出多位数据的通常并联传送，可采用由一个传送线进行系列化输出数据的形式，目的是节省连线，在接受信号侧则变换成并联信号后使用。

中空轴型（空心轴型）

旋转轴为中空轴形状，通过将驱动侧的轴直接与中空孔连接，可节省轴方向的空间。以板簧为缓冲，吸收驱动轴的振动等

16、金属盘

编码器的旋转板（盘）是用金属制成的，与玻璃旋转板（盘）相比，更强化了耐冲击性。但受到狭缝加工的制约，不能应用于高分辨率。

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