旋转式光电编码器在生产中的应用

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1、旋转式光电编码器在生产中的应用作者：暴振岭摘要：本文介绍了旋转式光电编码器的基本功能原理、种类及特性和特点，并以编码器在高炉生产屮的实际应用为例，分析了两种型号的绝对值型编码器的应用实例，论证了光电编码器在工业生产中的实用性。关键词：光电编码器，格雷码，增量型，绝对值，布料编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。旋转式光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移一一数字变换的，通过测量被测物体的旋转角度，并将测量到的旋转角度通过光电转换，转化为脉冲或数字量电信号输出，这些电信号可以被计数器、转速表、PLC和工业PC等处理。近年来，其

2、在检测速度，长度，角度,定位等多个方面得到广泛的应用。旋转式光电编码器信号输出电路类型有：电压输出、集电极开路输出(PNP、NPN)、推挽式输出、长线驱动输出等，编码器信号的接收设备应与编码器输出电路类型相对应。根据旋转式光电编码器的功能原理，可以分为：增量型旋转编码器和绝对值型旋转编码器。1.1、增量型旋转编码器转动时输岀脉冲，通过相应的高速计数设备来计算其位置，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。因此，当停电后，编码器不能有任何的移动；而当來电工作时，在编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰造成脉冲丢失。否则，计数设备计算并记忆的零点就会产

3、生偏移，而这种偏移的量在短吋间内是无法察觉的，只有在错误的生产结果出现后才能知道，这也给生产带來一定的隐患。解决这一问题的方法是增加参考点，编码器每经过参考点时，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，在自动化控制屮就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。但是这些方法对有些自动化控制项目比较麻烦，有的其至不允许开机找零，要求开机后就要知道准确位置，于是就有了绝对值型旋转编码器。1.2、绝对值型旋转编码器绝对值型旋转编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，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，

4、什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性人人提高了。绝对值型旋转编码器在位置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业控制的定位中。绝对值型编码器不产生脉冲，而是一串数据链。一个非常简单的方法是直接从编码盘上读取轴的位置。取决于不同的输岀接口，数据可以以并行方式或串行方法传送。1.2.1、码的种类绝对值码制主耍有：格雷码(Gray)＞二进制码(Binary)＞格雷余码(ExcessGray)、十进制码(BCD),而用的最多的是格雷码。自然二进制代码是经典的两个数字代码。用二进制码便可获得与十进制方法相一•致的计算，它属于多

5、步代码。用这种代码形式,从一个位置到另一位置在同一时间里可能多位发生变化。如，当从7过渡到8时，位0,1,2和3都发生变化。为了保证数据传送高度安全，制造商推荐用那些从一步到另一步只有一位发生变化的码，那就是格雷码。格雷码，又叫循坏二进制码或反射二进制码，在数字系统中只能识别0和1,各种数据要转换为二进制代码才能进行处理，格雷码是一种无权码，采用绝对编码方式，典型格雷码是一种具有反射特性和循环特性的单步自补码，它的循环、单步特性消除了随机取数时出现重大误并的可能，它的反射、口补特性使得求反非常方便。格雷码属于可靠性编码，是i种错误最小化的编码方式。因为，自然二

6、进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但某些情况，例如从十进制的3转换成4时二进制码的每一位都要变，使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它是一种数字排序系统，其屮的所有相邻整数在它们的数字表示屮只右一个数字不同。它在任意两个和邻的数Z间转换时，只有一个数位发生变化。因此，它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。（如表1）十进制自然二进制格雷码十进制自然二进制格雷码000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001

7、101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000表自然二进制码与格雷码的对照表1.2.2、绝对值型旋转编码器信号输出绝对值型旋转编码器信号输岀按接口可分为：并行输出、串行输岀、总线型输岀、变送一体型输出。并行输出：绝对值型编码器输出的是多位数码，并行输出就是在接口上有多点高低电平输岀，以代表数码的1或0,对于位数不高的绝对编码器，一般就直接以此形式输出数码，可直接进入PLC或上位机的I/O接口，输出即时，连接简单。时间上，数据同时发出；空间上，每个位数的数据各占用一根线缆

8、。串行SSI输出：串行输出就是通过约定