kubler庫(kù)伯勒增量型光電編碼器型號(hào)大全及結(jié)構(gòu)
增量式光電編碼器原理及其結(jié)構(gòu)
增量式光電編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖信號(hào)就對(duì)應(yīng)于一個(gè)增量位移，但是不能通過(guò)輸出脈沖區(qū)別出在哪個(gè)位置上的增量。它能夠產(chǎn)生與位移增量等值的脈沖信號(hào)，其作用是提供一種對(duì)連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，它是相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)位置增量，不能夠直接檢測(cè)出軸的位置信息。一般來(lái)說(shuō)，增量式光電編碼器輸出A、B 兩相互差90°電度角的脈沖信號(hào)（即所謂的兩組正交輸出信號(hào)），從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向。同時(shí)還有用作參考零位的Z 相標(biāo)志（指示）脈沖信號(hào)，碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，只發(fā)出一個(gè)標(biāo)志信號(hào)。標(biāo)志脈沖通常用來(lái)指示機(jī)械位置或?qū)Ψe累量清零。增量式光電編碼器主要由光源、碼盤、檢測(cè)光柵、光電檢測(cè)器件和轉(zhuǎn)換電路組成，如圖1-1 所示。碼盤上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個(gè)透光縫隙之間代表一個(gè)增量周期；檢測(cè)光柵上刻有A、B 兩組與碼盤相對(duì)應(yīng)的透光縫隙，用以通過(guò)或阻擋光源和光電檢測(cè)器件之間的光線。它們的節(jié)距和碼盤上的節(jié)距相等，并且兩組透光縫隙錯(cuò)開(kāi)1/4 節(jié)距，使得光電檢測(cè)器件輸出的信號(hào)在相位上相差90°電度角。當(dāng)碼盤隨著被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，檢測(cè)光柵不動(dòng)，光線透過(guò)碼盤和檢測(cè)光柵上的透過(guò)縫隙照射到光電檢測(cè)器件上，光電檢測(cè)器件就輸出兩組相位相差90°電度角的近似于正弦波的電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)處理，可以得到被測(cè)軸的轉(zhuǎn)角或速度信息。增量式光電編碼器輸出信號(hào)波形如圖1-2 所示。增量式光電編碼器的優(yōu)點(diǎn)是：原理構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)；機(jī)械平均壽命長(zhǎng)，可達(dá)到幾萬(wàn)小時(shí)以上；分辨率高；抗干擾能力較強(qiáng)，信號(hào)傳輸距離較長(zhǎng)，可靠性較高。其缺點(diǎn)是它無(wú)法直接讀出轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置信息。
圖 1-2 增量式光電編碼器的輸出信號(hào)波形
1.2.2基本技術(shù)規(guī)格
在增量式光電編碼器的使用過(guò)程中，對(duì)于其技術(shù)規(guī)格通常會(huì)提出不同的要求，其中關(guān)鍵的就是它的分辨率、精度、輸出信號(hào)的穩(wěn)定性、響應(yīng)頻率、信號(hào)輸出形式。
（1）分辨率
光電編碼器的分辨率是以編碼器軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周所產(chǎn)生的輸出信號(hào)基本周期數(shù)來(lái)表示的，即脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)（PPR）。碼盤上的透光縫隙的數(shù)目就等于編碼器的分辨率，碼盤上刻的縫隙越多，編碼器的分辨率就越高。在工業(yè)電氣傳動(dòng)中，根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，可選擇分辨率通常在500~6000PPR 的增量式光電編碼器，高可以達(dá)到幾萬(wàn)PPR。交流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中通常選用分辨率為2500PPR 的編碼器。此外對(duì)光電轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行邏輯處理，可以得到2 倍頻或4 倍頻的脈沖信號(hào)，從而進(jìn)一步提高分辨率。
（2）精度
增量式光電編碼器的精度與分辨率*無(wú)關(guān)，這是兩個(gè)不同的概念。精度是一種度量在所選定的分辨率范圍內(nèi)，確定任一脈沖相對(duì)另一脈沖位置的能力。精度通常用角度、角分或角秒來(lái)表示。編碼器的精度與碼盤透光縫隙的加工質(zhì)量、碼盤的機(jī)械旋轉(zhuǎn)情況的制造精度因素有關(guān)，也與安裝技術(shù)有關(guān)。
（3）輸出信號(hào)的穩(wěn)定性
編碼器輸出信號(hào)的穩(wěn)定性是指在實(shí)際運(yùn)行條件下，保持規(guī)定精度的能力。影響編碼器輸出信號(hào)穩(wěn)定性的主要因素是溫度對(duì)電子器件造成的漂移、外界加于編碼器的變形力以及光源特性的變化。由于受到溫度和電源變化的影響，編碼器的電子電路不能保持規(guī)定的輸出特性，在設(shè)計(jì)和使用中都要給予充分考慮。
（4）響應(yīng)頻率
編碼器輸出的響應(yīng)頻率取決于光電檢測(cè)器件、電子處理線路的響應(yīng)速度。當(dāng)編碼器高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果其分辨率很高，那么編碼器輸出的信號(hào)頻率將會(huì)很高。如果光電檢測(cè)器件和電子線路元器件的工作速度與之不能相適應(yīng)，就有可能使輸出波形嚴(yán)重畸變，甚至產(chǎn)生丟失脈沖的現(xiàn)象。這樣輸出信號(hào)就不能準(zhǔn)確反映軸的位置信息。所以，每一種編碼器在其分辨率一定的情況下，它的高轉(zhuǎn)速也是一定的，即它的響應(yīng)頻率是受限制的。編碼器的大響應(yīng)頻率、分辨率和高轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系如公式（1-1）所示。
（5）信號(hào)輸出形式
在大多數(shù)情況下，直接從編碼器的光電檢測(cè)器件獲取的信號(hào)電平較低，波形也不規(guī)則，還不能適應(yīng)于控制、信號(hào)處理和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊蟆Ｋ?，在編碼器內(nèi)還必須將此信號(hào)放大、整形。經(jīng)過(guò)處理的輸出信號(hào)一般近似于正弦波或矩形波。由于矩形波輸出信號(hào)容易進(jìn)行數(shù)字處理，所以這種輸出信號(hào)在定位控制中得到廣泛的應(yīng)用。采用正弦波輸出信號(hào)時(shí)基本消除了定位停止時(shí)的振蕩現(xiàn)象，并且容易通過(guò)電子內(nèi)插方法，以較低的成本得到較高的分辨率。增量式光電編碼器的信號(hào)輸出形式有：集電極開(kāi)路輸出（Open Collector）、電壓輸出（VoltageOutput）、線驅(qū)動(dòng)輸出（Line Driver）、互補(bǔ)型輸出（Complemental Output）和推挽
式輸出（Totem Pole）。集電極開(kāi)路輸出這種輸出方式通過(guò)使用編碼器輸出側(cè)的NPN 晶體管，將晶體管的發(fā)射極引出端子連接至0V，斷開(kāi)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(hào)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。輸出電路如圖1-3 所示。主要應(yīng)用領(lǐng)域有電梯、紡織機(jī)械、注油機(jī)、自動(dòng)化設(shè)備、切割機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械和針織機(jī)械等。
圖 1-3 集電極開(kāi)路輸出電路
電壓輸出 這種輸出方式通過(guò)使用編碼器輸出側(cè)的 NPN 晶體管，將晶體管的發(fā)射極引出端子連接至0V，集電子與+Vcc 和負(fù)載電阻相連，并作為輸出端。在編碼器供電電壓和信號(hào)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。輸出電路如圖1-4 所示。主要應(yīng)用領(lǐng)域有電梯、紡織機(jī)械、注油機(jī)、自動(dòng)化設(shè)備、切割機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械和針織機(jī)械等。
圖 1-4 電壓輸出電路
線驅(qū)動(dòng)輸出這種輸出方式將線驅(qū)動(dòng)IC 芯片（26LS31）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(dòng)輸出適宜長(zhǎng)距離傳輸。輸出電路如圖1-5 所示。主要應(yīng)用領(lǐng)域有伺服電機(jī)、機(jī)器人、數(shù)控加工機(jī)械等。
圖 1-5 線驅(qū)動(dòng)輸出電路
互補(bǔ)型輸出這種輸出方式由上下兩個(gè)分別為PNP 型和NPN 型的三極管組成，當(dāng)其中一個(gè)三極管導(dǎo)通時(shí)，另外一個(gè)三極管則關(guān)斷。這種輸出形式具有高輸入阻抗和低輸出阻抗，因此在低阻抗情況下它也可以提供大范圍的電源。由于輸入、輸出信號(hào)相位相同且頻率范圍寬，因此它適合長(zhǎng)距離傳輸。輸出電路如圖1-6 所示。主要應(yīng)用于電梯領(lǐng)域或領(lǐng)域。
圖 1-6 互補(bǔ)型輸出電路
推挽式輸出這種輸出方式由上下兩個(gè) NPN 型的三極管組成，當(dāng)其中一個(gè)三極管導(dǎo)通時(shí)，另外一個(gè)三極管則關(guān)斷。電流通過(guò)輸出側(cè)的兩個(gè)晶體管向兩個(gè)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。輸出電路如圖1-7 所示。主要應(yīng)用領(lǐng)域有電梯、紡織機(jī)械、注油機(jī)、自動(dòng)化設(shè)備、切割機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械和針織機(jī)械等。
圖 1-7 推挽式輸出電路
庫(kù)伯勒增量型光電編碼器型號(hào)
2400
2420
2430
2440
Sendix Base KIS40
5824
Sendix Base KIH40
Sendix 5814
3610
Sendix 5834
5814FS2
3620
5834FS2
3700
5814FS3
5834FS3
3720
5805
5825
Sendix 5006
Sendix 5000
Sendix 5026
Sendix 5020
Sendix 7000
Sendix Base KIS50
Sendix 7020
7014FS2
Sendix Base KIH50
7014FS3
5803
Sendix 7100
Sendix 7120
5823
5804
5821
A020
A02H
H100
H120
H100
H100, 帶有機(jī)械超速開(kāi)關(guān)
