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Varvel     S.P.A/V 0,5 F D14 P71

M.P. Elettronica    CODECU TYPE10/F 400V 10AF
TRAFAG GmbH     PST4M16F4 
TRAFAG GmbH     EPN100.0A 
TRAFAG GmbH     PT100L12 
TRAFAG GmbH     PT100L40 
SCHNORR    HS 16-FST-DAC HS 16; FST; DAC500
CARCO    SARCOSEAL UN/S820 290*334*20
Nabertherm    LE6/11/B150 Muffle furnace(with valves, clamps)
ABB    The input and output board DSQC652 3HAC025917-001/00 ABB
ABB    DSQC663 3HAC029818-001/07 driver board ABB
ABB    The safety board DSQC643 3HAC024480-001/01 signal ABB
ABB    ABB W7CF001GTA-H20PO-01D A3 CF robot system ABB
PALL    HC2233FCS6H
Olaer    B25THx80/1P-SC-S serial 2047182001527
Heidenhain    ERA 4280C ID532727-14 
heidenhain    LS487 ML270MM/560527-05]HEIDENHAIN 
JANITZA     UMG 507 
Lukas ERZETT    HFC 0313.03.Z7 A 10020313308
Conec AG    PD2210 56K MB 
LUKAS Hydraulik GmbH    HFC 0313.03.Z7 A 10020313308
TOX PRESSOTECHNIK GMBH & CO. KG    356045 EPMK 025.060.250.001.A.004
TOX PRESSOTECHNIK GMBH & CO. KG    391206 EPMK 100.060.300.001.A.006
Lincoln     644-40583-8 
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wichita    TypeModevo 100% / 100% SN871238 
Leuze    PRK 18/4 DL.4 ID50080153 
Leuze    PRK 95/44 L.4 ID 50025609
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ASUTEC    ASU-400-EW-15-1
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Schlegel    LXJLASCE-SPS
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Murr    56730
Murr    7000-99102-0000000

旋转编码器

 编辑 讨论

本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。

旋转编码器是用来测量转速并配合PWM技术可以实现快速调速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。

分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组A/B相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。

中文名

旋转编码器

外文名

Rotary Encoder

脉冲编码器

SPC

脉冲

APC

作    用

实现快速调速的装置

目录

1. 1 简介
2. 2 形式分类
3. 3 工作原理
4. 4 特点

1. 5 信号输出
2. 6 注意事项
3. 7 原理特点
4. 8 输出信号

1. 9 常用术语
2. 10 安装事项
3. 11 应用

简介

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按信号的输出类型分为：电压输出、集电极开路输出、推拉互补输出和长线驱动输出 [1]  。

形式分类

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有轴型：有轴型又可分为夹紧法兰型、同步法兰型和伺服安装型等。

轴套型：轴套型又可分为半空型、全空型和大口径型等。

器件图片(2张)

以编码器工作原理可分为：光电式、磁电式和触点电刷式。

按码盘的刻孔方式不同分类编码器可分为增量式和式两类。

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。

解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。

比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。

这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了编码器的出现。

型旋转光电编码器，因其每一个位置一、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。

编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的一的2进制编码（格雷码），这就称为n位编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。

旋转编码器/增量或值编码器/拉线编码器(16张)

编码器由机械位置决定的每个位置的一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。

由于编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或总线型输出，德国生产的型编码器串行输出较常用的是SSI（同步串行输出） [2]  。

工作原理

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由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。

分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线 [3]  。

特点

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旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器。

信号输出

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信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。

信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。

如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。

A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。

A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。

A、A-，B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，在后续的差分输入电路中，将共模噪声抑制，只取有用的差模信号，因此其抗*力强，可传输较远的距离。

对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。

旋转编码器由精密器件构成，故当受到较大的冲击时，可能会损坏内部功能，使用上应充分注意。

注意事项

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安装

安装时不要给轴施加直接的冲击。

编码器轴与机器的连接，应使用柔性连接器。在轴上装连接器时，不要硬压入。即使使用连接器，因安装不良，也有可能给轴加上比允许负荷还大的负荷，或造成拨芯现象，因此，要特别注意。

轴承寿命与使用条件有关，受轴承荷重的影响特别大。如轴承负荷比规定荷重小，可大大延长轴承寿命。

不要将旋转编码器进行拆解，这样做将有损防油和防滴性能。防滴型产品不宜长期浸在水、油中，表面有水、油时应擦拭干净。

振动

加在旋转编码器上的振动，往往会成为误脉冲发生的原因。因此，应对设置场所、安装场所加以注意。每转发生的脉冲数越多，旋转槽圆盘的槽孔间隔越窄，越易受到振动的影响。在低速旋转或停止时，加在轴或本体上的振动使旋转槽圆盘抖动，可能会发生误脉冲。

关于配线和连接

误配线，可能会损坏内部回路，故在配线时应充分注意：

配线应在电源OFF状态下进行，电源接通时，若输出线接触电源，则有时会损坏输出回路。

若配线错误，则有时会损坏内部回路，所以配线时应充分注意电源的极性等。

若和高压线、动力线并行配线，则有时会受到感应造成误动作成损坏，所以要分离开另行配线。

延长电线时，应在10m以下。并且由于电线的分布容量，波形的上升、下降时间会较长，有问题时，采用施密特回路等对波形进行整形。

为了避免感应噪声等，要尽量用短距离配线。向集成电路输入时，特别需要注意。

电线延长时，因导体电阻及线间电容的影响，波形的上升、下降时间加长，容易产生信号间的干扰（串音），因此应用电阻小、线间电容低的电线（双绞线、屏蔽线）。

对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米 [1]  。

原理特点

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旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器。

增量式

增量式编码器轴旋转时，有相应的相位输出。其旋转方向的判别和脉冲数量的增减，需借助后部的判向电路和计数器来实现。其计数起点可任意设定，并可实现多圈的无限累加和测量。还可以把每转发出一个脉冲的Z信号，作为参考机械零位。当脉冲已固定，而需要提高分辨率时，可利用带90度相位差A，B的两路信号，对原脉冲数进行倍频。

值

值编码器轴旋转器时，有与位置一一对应的代码（二进制，BCD码等）输出，从代码大小的变更即可判别正反方向和位移所处的位置，而无需判向电路。它有一个零位代码，当停电或关机后再开机重新测量时，仍可准确地读出停电或关机位置地代码，并准确地找到零位代码。一般情况下值编码器的测量范围为0～360度，但特殊型号也可实现多圈测量。

正弦波

正弦波编码器也属于增量式编码器，主要的区别在于输出信号是正弦波模拟量信号，而不是数字量信号。它的出现主要是为了满足电气领域的需要－用作电动机的反馈检测元件。在与其它系统相比的基础上，人们需要提高动态特性时可以采用这种编码器。

为了保证良好的电机控制性能，编码器的反馈信号必须能够提供大量的脉冲，尤其是在转速很低的时候，采用传统的增量式编码器产生大量的脉冲，从许多方面来看都有问题，当电机高速旋转（6000rpm）时，传输和处理数字信号是困难的。

在这种情况下，处理给伺服电机的信号所需带宽（例如编码器每转脉冲为10000）将很容易地超过MHz门限；而另一方面采用模拟信号大大减少了上述麻烦，并有能力模拟编码器的大量脉冲。这要感谢正弦和余弦信号的内插法，它为旋转角度提供了计算方法。这种方法可以获得基本正弦的高倍增加，例如可从每转1024个正弦波编码器中，获得每转超过1000，000个脉冲。接受此信号所需的带宽只要稍许大于100KHz即已足够。内插倍频需由二次系统完成 [1]  。

输出信号

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信号序列

一般编码器输出信号除A、B两相（A、B两通道的信号序列相位差为90度）外，每转一圈还输出一个零位脉冲Z。

当主轴以顺时针方向旋转时，按下图输出脉冲，A通道信号位于B通道之前；当主轴逆时针旋转时，A通道信号则位于B通道之后。从而由此判断主轴是正转还是反转。

正弦输出编码器输出的差分信号如下图所示：

零位信号

编码器每旋转一周发一个脉冲，称之为零位脉冲或标识脉冲，零位脉冲用于决定零位置或标识位置。要准确测量零位脉冲，不论旋转方向，零位脉冲均被作为两个通道的高位组合输出。由于通道之间的相位差的存在，零位脉冲仅为脉冲长度的一半。

预警信号

有的编码器还有报警信号输出，可以对电源故障，发光二极管故障进行报警，以便用户及时更换编码器。

NPN/PNP开路集电极输出（NPN/PNP Open Collector)

NPN开路集电极输出

基本的输出方式，抗*力差，输出有效距离短。在旋转编码器中用于增量型编码器输出，现已较少使用。

传输介质：所有导线，光纤，无线电

高频特性：佳

右图为NPN开路集电集输出。

线驱动（TTL/RS422）

线驱动

对称的正负信号输出，抗*力强，大传输距离1000m.

传输介质：双绞线

高频特性：佳

在旋转编码器乃至现今工业控制系统作为电气连接接口使用非常普遍。

推挽输出（Push-Pull)

组合了PNP和NPN两种输出，对称的正负信号输出，可以方便地驳接单端接收，抗*力强，（差分接收）；大传输距离100m。

传输介质：双绞线（差分接收）；所有导线，光纤，无线电（单端接收）。

高频特性：好

其它

其它的接口方式还有RS232（C），RS485以及编码器常用的SSI，各种现场总路线（如Profibus,Devicenet,CANopen等） [1]  。

常用术语

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输出脉冲数/转

旋转编码器转一圈所输出的脉冲数发，对于光学式旋转编码器，通常与旋转编码器内部的光栅的槽数相同（也可在电路上使输出脉冲数增加到槽数的2倍4倍）。

分辨率

分辨率表示旋转编码器的主轴旋转一周，读出位置数据的大等分数。值型不以脉冲形式输出，而以代码形式表示当前主轴位置（角度）。与增量型不同，相当于增量型的“输出脉冲/转” 。

光栅

光学式旋转编码器，其光栅有金属和玻璃两种。如是金属制的，开有通光孔槽；如是玻璃制的，是在玻璃表面涂了一层遮光膜，在此上面没有透明线条（槽）。槽数少的场合，可在金属圆盘上用冲床加工或腐蚀法开槽。在耐冲击型编码器上使用了金属的光栅，它与金属制的光栅相比不耐冲击，因此在使用上请注意，不要将冲击直接施加于编码器上。

大响应频率是在1秒内能响应的大脉冲数（例：大响应频率为2KHz，即1秒内可响应2000个脉冲）

公式如下：

大响应转速（rpm）/60×（脉冲数/转）=输出频率Hz

大响应转速是可响应的高转速，在此转速下发生的脉冲可响应公式如下：

大响应频率（Hz）/ （脉冲数/转）×60=轴的转速rpm

输出波形输出脉冲（信号）的波形。

输出信号相位差

二相输出时，二个输出脉冲波形的相对的的时间差。

输出电压

指输出脉冲的电压。输出电压会因输出电流的变化而有所变化。各系列的输出电压请参照输出电流特性图

起动转矩

使处于静止状态的编码器轴旋转必要的力矩。一般情况下运转中的力矩要比起动力矩小。

轴允许负荷

表示可加在轴上的大负荷，有径向和轴向负荷两种。径向负荷对于轴来说，是垂直方向的，受力与偏心偏角等有关；轴向负荷对轴来说，是水平方向的，受力与推拉轴的力有关。这两个力的大小影响轴的机械寿命

轴惯性力矩

该值表示旋转轴的惯量和对转速变化的阻力

转速

该速度指示编码器的机械载荷限制。如果超出该限制，将对轴承使用寿命产生负面影响，另外信号也可能中断。

格雷码

格雷码是高级数据，因为是单元距离和循环码，所以很安全。每步只有一位变化。数据处理时，格雷码须转化成二进制码。

工作电流

指通道允许的负载电流。

工作温度

参数表中提到的数据和公差，在此温度范围内是保证的。如果稍高或稍低，编码器不会损坏。当恢复工作温度又能达到技术规范

工作电压

编码器的供电电压 [1] 

安装事项

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要避免与编码器刚性连接，应采用板弹簧。
　　安装时编码器应轻轻推入被套轴，严禁用锤敲击，以免损坏轴系和码盘。
　　长期使用时，请检查板弹簧相对编码器是否松动；固定倍恩编码器的螺钉是否松动。
　　实心轴编码器
　　编码器轴与用户端输出轴之间采用弹性软连接，以避免因用户轴的串动、跳动而造成BEN编码器轴系和码盘的损坏。
　　安装时请注意允许的轴负载。
　　应保证编码器轴与用户输出轴的不同轴度<0.20mm，与轴线的偏角<1.5°。
　　安装时严禁敲击和摔打碰撞，以免损坏轴系和码盘。
　　电器方面
　　接地线应尽量粗，一般应大于φ3。
　　编码器的信号线不要接到直流电源上或交流电流上，以免损坏输出电路。
　　编码器的输出线彼此不要搭接，以免损坏BEN编码器输出电路。
　　与编码器相连的电机等设备，应接地良好，不要有静电。
　　开机前，应仔细检查，产品说明书与BEN编码器型号是否相符，接线是否正确。
　　配线时应采用屏蔽电缆。
　　长距离传输时，应考虑信号衰减因素，选用输出阻抗低，抗*力强的输出方式。
　　避免在强电磁波环境中使用。
　　环境方面
　　编码器是精密仪器，使用时要注意周围有无振源及干扰源。
　　请注意环境温度、湿度是否在仪器使用要求范围之内。
　　不是防漏结构的编码器不要溅上水、油等，必要时要加上防护罩是相对于增量而言的，顾名思义，所谓就是编码器的输出信号在一周或多周运转的过程中，其每一位置和角度所对应的输出编码值都是一对应的，如此，便具备掉电记忆之功能也。 
　　编码器由机械位置决定的每个位置是一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了 [2]  。

应用

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本系统采用相对计数方式进行位置测量。运行前通过编程方式将各信号，如换速点位置、平层点位置、制动停车点位置等所对应的脉冲数，分别存入相应的内存单元，在电梯运行过程中，通过旋转编码器检测、软件实时计算以下信号:电梯所在层楼位置、换速点位置、平层点位置，从而进行楼层计数、发出换速信号和平层信号。
　　电梯运行中位移的计算如下:H=SI
　　式中S:脉冲当量 I:累计脉冲数 H:电梯位移
　　S=πλD/Pρ
　　D:曳引轮直径 ρ:PG卡的分频比 λ:减速器的减速比
　　P:旋转编码器每转对应的脉冲数
　　本系统中λ=1/32　 D=580mm
　　Ned=1450r/min P=1024 ρ=1/18
　　代入S=πλD/Pρ 得S=1.00 mm/脉冲
　　设楼层的高度为4m，则各楼层平层点的脉冲数为:1楼为0;2楼为4000;3楼为8000;4楼为12000。
　　设换速点距楼层为1.6米，则各楼层换速点的脉冲数为:上升:1楼至2楼为2400，2楼至3楼为6400，3楼至4楼为10400;下降:4楼至3楼为9600，3楼至2楼为5600，2楼至1楼为1600 [1]  。

脉冲编码器

 编辑 讨论

脉冲编码器是一种光学式位置检测元件，编码盘直接装在电机的旋转轴上，以测出轴的旋转角度位置和速度变化，其输出信号为电脉冲。

中文名

脉冲编码器

性    质

光学式位置检测元件

检测方式

非接触式

分    类

分为接触式、光电式、电磁式三种

目录

1. 1 优缺
2. 2 分类
3. 3 应用

优缺

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优点是无摩擦和磨损，驱动力矩小，响应速度快。缺点是抗污染能力差，容易损坏。

分类

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根据脉冲编码器的结构和检测方式，可分为接触式、光电式、电磁式三种。 [1]  根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、式以及混合式三种。

应用

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脉冲编码器是一种角位移传感器，同时也作为速度检测 [2]  装置用于速度检测，它能够把机械转角变成电脉冲。脉冲编码器可分为光电式、接触式和电磁式三种，其中，光电式应用比较多。 [3] 

参考资料

磁电编码器

 编辑 讨论

磁电编码器，是将电信号或数据转换成为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

中文名

磁传感器

外文名

Magnetoelectric encoder

电    压

5-30V

目录

1. 1 简介
2. 2 增量式输出编码器

1. 3 值输出编码器
2. 4 市场应用

1. ▪ 通用尺寸
2. ▪ 脉冲数

简介

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编码器（Encoder）是将电信号或数据转换成为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器按照工作原理编码器可分为增量式和式两类，按照本身属性又可以分为光电编码器和磁电编码器。磁电编码器是一种新型的角度或者位移测量装置，其原理是采用磁阻或者霍尔元件对变化的磁性材料的角度或者位移值进行测量，磁性材料角度或者位移的变化会引起一定电阻或者电压的变化，通过放大电路对变化量进行放大，通过单片机处理后输出脉冲信号或者模拟量信号，达到测量的目的。其结构分为采样检测和放大输出两部分，采样检测一般采用桥式电路来完成，有半桥和全桥两种，放大输出一般通过三极管和运放等器件去实现。同传统的光电式和光栅式编码器相比，磁电式编码器具有抗振动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰和宽温度的特性，可应用于传统的光电编码器不能适应的领域。高性能磁电式编码器可广泛应用于工业控制、机械制造、船舶、纺织、印刷、航空、航天、雷达、通讯、军工等领域。

增量式输出编码器

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1、C - 集电极开路输出

2、L - 驱动器输出

3、F - 互补输出

4、E - 电压输出

值输出编码器

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1、B - 二进制码输出

2、G - 格雷码输出

3、S - SSI 同步串行输出

4、R - RS485通讯输出

5，4-20MA输出、RS485，profibus-dp、DEVicenet、并行、二进制码、、BiSS、ISI、CANopen、Endat及Hiperface等

电动机编码器

 编辑 讨论

电动机编码器编码器是一种适用于电动机上将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

中文名

电动机编码器

应用领域

机械加工

目录

1. 1 简介
2. 2 重要参数
3. 3 伺服电机和编码器的关系

简介

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伺服电机编码器是安装在伺服电机上用来测量磁极位置和伺服电机转角及转速的一种传感器，从物理介质的不同来分，伺服电机编码器可以分为光电编码器和磁电编码器，另外旋转变压器也算一种特殊的伺服编码器，市场上使用的基本上是光电编码器，不过磁电编码器作为*，有可靠，价格便宜，抗污染等特点，有赶超光电编码器的趋势。伺服电机编码器轴与机器的连接，应使用柔性连接器。另一种正余弦编码器除了具备上述正交的sin、cos信号外，还具备一对一圈只出现一个信号周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信号，如果以C信号为sin，则D信号为cos，通过sin、cos信号的高倍率细分技术，不仅可以使正余弦编码器获得比原始信号周期更为细密的名义检测分辨率，比如2048线的正余弦编码器经2048细分后，就可以达到每转400多万线的名义检测分辨率，当前很多欧美伺服厂家都提供这类高分辨率的伺服系统，而国内厂家尚不多见；此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号经过细分后，还可以提供较高的每转位置信息，比如每转2048个位置，因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈编码器。 [1] 

重要参数

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1、械安装尺寸：包括定位止口，轴径，安装孔位;电缆出线方式;安装空间体积;工作环境防护等级是否满足要求。

2、分辨率：即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求。

3、电气接口：编码器输出方式常见有推拉输出(F型HTL格式)，电压输出(E)，集电极开路(C，常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出)，长线驱动器输出。其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。

伺服电机和编码器的关系

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1、伺服驱动器和编码器是构成伺服系统的两个必要组成部分，伺服驱动器控制部分通过读取编码器获得：转子速度，转子位置和机械位置，可以完成：

A、伺服电机的速度控制

B、伺服电机的转矩控制

C、机械位置同步跟踪（多个传动点）

D、定点停车

2、编码器类型非常多，较常用的是值编码器、增量编码器和旋转变压器，还有一些更高的通讯编码器。对于伺服来讲，要想获得非常高的性能和精度，必须提高编码器的分辨率，常用的伺服编码器2000－2500线（脉冲数/转），但线数越高，编码器价格就越贵，所以必须了解控制系统的要求，以选择合适的编码器

3、对于增量性编码器，较为常用，但大的问题是：掉电位置丢失，所以要保持掉电位置，可以采用值编码器；如果机械振动大，则选用光电编码器就不合适了，这是需采用旋转变压器。 [2] 

机床旋转编码器

 编辑 讨论

机床旋转编码器属于编码器中较为特殊的一种，它通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出，用来测量转速并配合PWM技术可以实现快速调速，是工业中常用的电机定位设备，可以精确的测试电机的角位移和旋转位置。

中文名

机床旋转编码器

应用领域

机械加工

测量对象

角位移和旋转位置

目录

1. 1 优点
2. 2 机床旋转编码器的种类

1. ▪ 光式电编码器
2. ▪ 磁式编码器
3. 3 工作原理

1. 4 编码器的特点

优点

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1、信息化：除了定位，控制室还可知道其具体位置。

2、柔性化：定位可以在控制室柔性调整。

3、现场安装的方便和安全。

4、长寿：拳头大小的一个旋转编码器，可以测量从几个μ到几十几百米的距离，n个工位，只要解决一个旋转编码器的安全安装问题，可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦，容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，其使用寿命往往很长。

5、多功能化：除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，对于变频器，步进电机等的应用尤为重要。

6、经济化：对于多个控制工位，只需一个旋转编码器的成本，以及更主要的安装、维护、损耗成本降低，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。

机床旋转编码器的种类

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光式电编码器

光电编码器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，是目前应用多的传感器。一般的光电编码器主要由光栅盘和光电检测装置组成。

光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔，由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转．经发光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。

通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的2个通道的光码输出，根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。

光电编码器一般检测精度相对较高，但在户外及恶劣环境下使用时需要较高的防护要求，并且不适宜在凝露的环境中使用。

磁式编码器

磁性编码器主要部分由磁阻传感器、磁鼓、信号处理电路组成。将磁鼓刻录成等间距的小磁极，磁极被磁化后，旋转时产生周期分布的空间漏磁场。

磁传感器探头通过磁电阻效应将变化着的磁场信号转化为电阻阻值的变化，在外加电势的作用下，变化的电阻值转化成电压的变化，经过后续信号处理电路的处理，模拟的电压信号转化成计算机可以识别的数字信号，实现磁旋转编码器的编码功能。

磁鼓充磁的目的是使磁鼓上的一个个小磁极被磁化，这样在磁 鼓随着电动机旋转时，磁鼓能产生周期变化的空间漏磁，作用于磁电阻之上。实现编码功能。

同光学检测原理相比，磁电式检测原理具有抗振动、抗污染等特点，可应用于传统的光电编码器不能适应的领域。 [1] 

工作原理

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由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取，获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度)，将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。

分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。

编码器的特点

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1、编码器的输入端子数N（要进行编码的信息的个数）与输出端子数n（所得编码的位数）之间应满足关系式N≤2n。

2、编码器的每个输入端都代表一个二进制数、十进制数或其它信息符号，而且在N个输入端中每次只允许有一个输入端输入信号（输入低电平有效或输入高电平有效），输出为相应的二进制代码或二－十进制代码（BCD码）。

3、正确使用编码器的控制端，可以用来扩展编码器的功能。 [2] 

参考资料

轴角编码器

 编辑 讨论

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轴角编码器是将转轴的角位移或直线位移的模拟量转变成数字量输出的一种轴角（位）－数字转换器

中文名

轴角编码器

类    型

数字转换器

分    类

电机式、电机式

结    构

一系列同心圆的轨道组成

目录

1. 1 简介
2. 2 结构

1. 3 分类
2. ▪ 电机式轴角编码器
3. ▪ 机械式轴角编码器

1. ▪ 光电式轴角编码器
2. ▪ 磁性式轴角编码器

简介

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将转轴的角位移或直线位移的模拟量转变成数字量输出的一种轴角（位）－数字转换器。编码器的数字输出与轴角(位)成某种函数关系，通常有线性、正弦、余弦、正切、指数和对数等函数形式。

编码器不仅能作为角度（或位移）传感用，还可以作速度传感用。后者不再叫做轴角编码器而称为速度编码器。编码器可根据码盘的结构完成多种功能。

结构

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编码器的码盘是由一系列同心圆的轨道组成。每层轨道以从外向里按轴位代码的二进制的权分割成等距的区段，外层轨道为低位,内层轨道为高位。图1为二进制码盘的图形。二进制码优点是可直接进入计算机工作，但它在交界面上会出现错读，并且随着码盘输出值的增加，读数误差也伴随增大。例如在图1中，0与15的交界面上，由于工艺和装配的因素可能读成1111或0000以外，任何数字都可出现，即发生非单值性，这就产生读数误差。克服这个缺点可采用循环二进制码（图2），又称格雷码。循环码在结构上一个很大优点是低位区段的长度比二进制码区段长度大一倍，即在同样条件下，循环码盘的精度比二进制码盘高一倍，或者在相同精度和工艺条件下，循环码盘直径要小一半。循环码缺点是须经过译码器变换后才能接入计算机工作。二进制码盘的非单值性读出在实际应用中还有其他方法来解决。除采用上述两种码制外，还有二-十进制码，又称BCD码。由于增量编码器比编码器使用码盘轨道少，这样，它的导线数、滑环数、读出器、电路和显示元件保持低，使得系统可靠性增大，成本降低。因此，现代系统多倾向采用增量编码器。增量编码器主要缺点是测量仅相对于一个固定点，假如这个点有误差，整个系统受损害。另一个问题是当电源出现故障时，常常导致数据丢失，须使用辅助数据记忆技术，以防止丢失。

编码器需要与译码器、逻辑电路、计数器和显示器等共同组成一个测量或指示仪表。由于数字仪表精度(±0.1~±0.0001%)比模拟仪表精度(±0.1～±5%)高，可靠性好，已广泛应用在控制系统中作位置和速度的检测以及反馈，取代其他模拟或数字传感元件。

分类

编辑

轴角编码器有电机、机械、光电、磁性等形式。电机式是由旋转变压器（或自整角电机）和解码网络等电路构成；而机械式、光电式和磁性式是由码拾取器（码盘和敏感元件）及编码电路构成，它们之间的区别是码拾取器方式不同。

轴角编码器按使用分为编码器和增量编码器两种。编码器给出某些一的角度量的数据。它需要一个二-十进制的逻辑电路,普通电路是以与门电路为基础。由这种编码器构成的仪表瞬时位置是的，在军事上应用较多，如雷达天线位置的指示等。增量编码器给出角度量是通过某些固定参考点来表示，它需要一个较高速度且能周期复位的脉冲计数器，这种编码器在工业上应用广泛。

电机式轴角编码器

其原理见图3。图中下半部旋转变压器将轴角θ变成两相电压模拟信号。正弦模拟信号为

U1=Umsinθsinωt

它直接接到比较器上。余弦模拟信号是作为参考电压用，经解码网络后得到电压为

U2=Umcosθsinωt·D

也加到比较器上,从而引入一个输出量D。当系统平衡时，由U1=U2可以得到

D=tgθ

由此式看出，转角θ与数字量D已联系起来，不过D寄存器的数字量不直接表示转角θ，而是转角θ的正切函数。这种编码器也可以用自整角电机来替代旋转变压器，这时只需将自整角电机三相输出通过两个特殊的变压器变换成正弦和余弦输出。

电机式编码器的实际组成比图3的原理图要复杂得多。这类编码器的特点是，采用闭环系统，不受闭环内部的参数变化的影响。换句话说，既不受脉冲源频率不稳和波形等变化的影响，也不受交流电压的幅值大小和频率波动的影响。这种编码器信号幅度大，可靠性好。其精度主要取决于电机角误差及解码网络位数和比较器的鉴别力。

70年代,由两极旋转变压器构成轴角编码为12位(比特),而双通道旋转变压器的轴角编码精度达17位。若采用感应同步器取代旋转变压器，则精度更高。

机械式轴角编码器

以接触码盘为基础的模－数转换器。五、六十年代得到广泛应用。它的码拾取器主要是由码盘和电刷组成。码盘采用照相腐蚀制成导电区段（图1上黑色部分是导电区段）,之间用绝缘区段（白色部分）隔开，全部导电区段短接，里层是公共端。图1中码盘共5个轨道，每轨道上均放置电刷，由导线与编码电路沟通。其精度一般为10～12位,大轴角速度约500转/分，寿命超过25×106转。

光电式轴角编码器

以光学码盘为基础的模－数转换器。光电式编码器有光学码盘(可动光盘、静止光片)、光源和光电变换器等基本部分。光学码盘是用玻璃、塑料或金属制成的薄片，其上带有透光或不透光的条纹。对一般要求的光电编码器，其光学码盘只需可动光盘就可；分辨率高的编码器，其光学码盘是由可动光盘和静止光片组成。静止光片用以通过或阻挡光源与光电变换器之间的光线，也可以与可动光盘组成干涉光产生叠栅条纹。光源是白炽灯、发光二极管或光导纤维传导的光。目前，主要用发光二极管。光电变换器一般采用光敏元件组成。常用硅型器件可制成光敏二极管、三极管或光电池。为了方便使用，往往将光源与光电变换器组成一体，其间隙刚好放置可动光盘。光电式编码器，适应性强，其精度可达21位以上，转速达5000转/分，寿命为109转。虽然成本较高,但应用广泛，特别是在空间技术领域。

磁性式轴角编码器

采用磁饱和原理实行编码。码盘由含铁素材料制成，并在上面按代码进行磁化而形成区段；检测器是软磁环形体，有两个绕组，一个作励磁，另一个作读取输出。当检测器环形体处于磁化区域，因磁化饱和产生低输出；当检测器环形体处于非磁化区域，因磁化不饱和而产生高输出。其精度一般为8位,转速高达10000转/分以上，寿命为6×109转。

计数器

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计数是一种较简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要的指标在于计数器的位数，常见的有3位和4位的。很显然，3位数的计数器大可以显示到999，4位数的大可以显示到9999。

中文名

计数器

释    义

运算的逻辑电路

功    能

测量、计数和控制

指    标

计数器的位数

目录

1. 1 基本信息
2. 2 作用
3. 3 种类
4. 4 应用
5. ▪ 软件简介
6. ▪ 要求

基本信息

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狭义的计数器是指一些常用计时器，例如体育比赛中测试时间的计时器等，但本词条所要介绍的并不是这种计时器，要介绍的是应用更为广泛的时序逻辑电路中的计数器。

作用

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在数字电子技术中应用的多的时序逻辑电路。计数器不仅

计数器

能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。但是并无法显示计算结果，一般都是要通过外接LCD或LED屏才能显示。

种类

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1、如果按照计数器中的触发器是否同时翻转分类，可将计数器分为同步计数器和异步计数器两种。

2、如果按照计数过程中数字增减分类，又可将计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器，随时钟信号不断增加的为加法计数器，不断减少的为减法计数器，可增可减的叫做可逆计数器。

另外还有很多种分类不一一列举，但是较常用的是*种分类，因为这种分类可以使人一目了然，知道这个计数器到底是什么触发方式，以便于设计者进行电路的设计。

此外，也经常按照计数器的计数进制把计数器分为二进制计数器、十进制计数器等等。

应用

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软件简介

计数器应用包括通话、短信、数据等类别的记录，

并支持用户自主选择清零日期，以及按照类别添加提醒数值，如用户可以选择每月任一一天，或者*天、后一天作为记录循环清零日，同时添加通话时长、短信条数、数据流量数量的提醒节点。

计数器的应用极为广泛，不仅能用于计数，还可用于分频、定时，以及组成各种检测电路和控制电路。

为了使用方便，在有些单片集成计数器上还附加了异步置零、预置数、保持等功能，并设置了相应的控制端。

脉冲计数器

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本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。

计数器是 [1]  数字系统中用得较多的基本逻辑器件。计数器采用全自动贴片封装工艺，具有很强的抗*力，并具有多种输出功能和控制功能，多种计数模式，广泛运用于电力、石化、冶金、轻工、制药、航空等诸多领域。

中文名

脉冲计数器

外文名

  pulse counter;

应    用

电力、石化、冶金、轻工、制药等

基本功能

实现计数操作

目录

1. 1 产品简介
2. 2 分类
3. ▪ 同步计数器
4. ▪ 异步计数器

1. ▪ 二进制计数器
2. ▪ 十进制计数器
3. ▪ 加法计数器
4. ▪ 减法计数器
5. ▪ 可逆计数器

1. 3 用处
2. 4 技术要求
3. 5 电气参数

产品简介

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脉冲计数器的基本功能是统计 [2]  时钟脉冲的个数，即实现计数操作，它也可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列等。例如，计算机中的时序发生器、 [3]  分频器、指令计数器等都要使用计数器。

分类

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计数器的种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，可分为同步计数器和异步计数器；

同步计数器

实现是将计数脉冲引至所有的 [4]  触发器的CP端，使应翻转的触发器能够同时的翻转；

对于同步计数器，由于时钟脉冲同时作用于各个触发器，克服了异步触发器所遇到的触发器逐级延迟问题。于是大大提高了计数器工作频率，各级触发器输出相差小，译码时能避免出现尖峰；但是如果同步计数器级数增加，就会使得计数脉冲的负载加重。

异步计数器

实现是不将计数脉冲引至所有的触发器的CP端，而是将其它的触发器的输出引至其他的触发器的CP端，是不同时发生的。

与同步计数器相比较，由于触发器不是共用同一个时钟源，触发器的翻转不能同时发生，所以工作速度慢。

按进位体制的不同，可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器；

二进制计数器

按二进制数运算规律进行计数的电路称作二进制计数器。

十进制计数器

按十进制数运算规律进行计数的电路称作十进制计数器。

任意进制计数器

二进制计数器和十进制计数器之外的其它进制计数器统称为任意进制 [5]  计数器。

二进制计数器是结构较简单的计数器，但应用很广 。

按计数过程中数字增减趋势的不同，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；还有可预制数和可编计数器等等。

加法计数器

当其为低电平时计数器进行加计数。

减法计数器

当其为高电平时计数器进行减计数。

可逆计数器

可以进行正向和反向计数的计数器。

除了有复位端，还有两个计数端，一个为正计数端，一个为减计数端。

其工作情况是，初始状态，或复位端ON时，现值为0，不计数。复位端OFF，允许计数。正端从OFF到ON，正计数，计数现值加1；负端从OFF到ON，减计数，计数现值减1。

用处

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脉冲计数器当前应用范围主要有电表、水表、煤气表以及光电等等；下面就依水表计数模块简要讲述一下计数器的基本功能、操作方法及其技术参数等。

1、 水表脉冲自动计数功能。通讯时不妨碍计数；

2、 具有RS485自由协议或ModBus协议通讯功能；

3、 断电保持数据功能；

4、 通过计算机软件对模块内的地址、数据写功能和数据读功能；

5、 故障诊断输出功能；

6、 水表模块一般安装在现场，需要防水、防潮、防冻、防高温。具有抗*力；

技术要求

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1、 水表脉冲一般为干簧管信号，水表计数要防止抖动、不丢脉冲。在程序设计时，脉冲计数的优先级要大于其他程序的优先级。水表脉冲计数自动保存在模块内的存储器里。

2、 水表计数模块具有RS485自由通讯协议功能或者ModBus协议通讯功能，自由通讯协议应该简单明了，容易应用。

3、 水表计数模块供电电源分外部供电和电池供电，并且电路板上要有容量大一点的电容。外部供电为DC24V，当用外部供电时，电池停止供电；当外部供电中断时，电池供电，当外部供电和电池供电都中断后，电容供电。当外部供电或者电池供电中断后，要有报警信号输出。电池选用市场上的通用电池。

4、 计算机根据RS485通讯协议或者ModBus通讯协议能对模块的地址进行更改、对模块里的数据进行设置。并能读出模块的地址、计数数据、报警信息等。

5、 水表模块的封装应防水、防潮、放静电、防冻、防高温，易于安装、拆卸和维护。

6、 所有接线端子要至少能接0.5m2 线径的RVV或BVR电缆。