
增量型编码器接口
增量型编码器可确保速度和距离的稳定反馈,同时兼顾系统的简洁性与成本效益。此类编码器提供多种配置选项,并配备可编程接口,以最大化其灵活性。尽管体积紧凑,仅为 36 mm 直径,POSITAL 的增量型编码器仍可实现高达 16,384 步的优异分辨率。配备不锈钢外壳、IP69K 防护等级以及 300 g 抗冲击能力,使其在粉尘、湿气和油污等严苛环境下提供更强的保护性能。
增量型旋转编码器在轴每转动特定角度时生成一个输出信号。每圈产生的信号(脉冲)数量决定了设备的分辨率。由于增量型编码器不输出绝对值位置,其内部结构更为简单、成本更具优势。除了用于位置追踪外,增量型编码器也常用于速度测量。通过计算输出脉冲的数量可得知与起始点的相对位置,而速度则可通过脉冲数除以测量时间间隔来计算。
增量型编码器的基本原理

增量型编码器在一条传输线上提供连续的脉冲信号。一个传感器必须连接到一个控制器。
增量型编码器至少有一个输出信号“A”或通常称为“A”和“B”的两个输出信号。这两个信号相互之间相位差90°,这是检测编码器选装方向所必需的。顺时针旋转编码器,“A”脉冲比“B”脉冲超前90°,逆时针旋转轴,“B”脉冲比“A”脉冲超前90°。
此外,一些增量型编码器输出一个“Z”信号。每一次旋转,这个Z信号会触发一次,在完全相同的位置。这可以作为一个准确的参考点。
一些增量型编码器也有额外的差分信号,称为“/A”、“/B”和“/Z”。这些信号是反向的“A”,“B”和“Z”信号。控制器可以比较每一对(“A”必须等于“/A”),以确保在传输过程中没有错误。
另外,通过双绞线传输差分信号可以提高传输稳定性。
输出驱动器


推挽(HTL)
推挽(HTL)电路,也被称为图腾柱,提供一个对应于应用电源电压的信号电平。电源电压通常在8到30伏直流电之间。通过适当的连接,你可以使用推挽接口来代替真正的开路集电极电路,方法是使用一个外部二极管来限制电流的方向
RS422 (TTL)
RS422 (TTL)电路提供不依赖于电源电压的恒定的5v信号电平。可以选择两个电源电压范围:4.75到5.5 VDC(可用于替换开路集电极输出驱动器)或8到30 VDC。采用差分信号,输出完全符合RS422标准。差分输出具有最高的频率响应能力和最佳的抗噪能力。为了确保这一点,接收器也应该具备接收差分信号的功能。
更换旧版输出驱动器
PNP开放集电极替换(电流源型) | NPN开式集电极更换(电流漏型)


可编程增量编码器
非可编程增量编码器只能在工厂配置到客户的规格。然而,如果应用需求变化,可编程增量型编码器只需要非常简单的调整一些关键的参数。在外部配置工具(UBIFAST配置工具)的帮助下,通过改变软件中的某些参数,客户可以对以下参数进行修改
增量输出驱动器 – 将输出驱动器设置为推挽(HTL)或RS422(TTL)
单圈脉冲数 – 可以将PPR设置在任意设定值
脉冲递增方向 – 选择“A在B之前”或“B在A之前”
设备可编程性对于代理商、系统集成商或机器制造商来说非常重要,因为它有助于他们减少库存。现在,他们可以持有相对较少的“标准”型号,并根据需要为特定的应用程序进行设置。
规范
逻辑 | 信号电平 | 电源电压 | 输出电压 |
---|---|---|---|
TTL | 高电平 | 4.75-30 V | 最小 3 V |
TTL | 低电平 | 4.75-30 V | 最大 0.5 V |
HTL | 高电平 | 4.75-9 V 9-30 V | 最小 3 V |
HTL | 低电平 | 4.75-30 V | 最大 0.5 V |
电压输出等级
逻辑门将特定的输入电压解释为高电平(逻辑1)或低电平(逻辑0)。
TTL(晶体管-晶体管逻辑): 电压高于2 V被识别为逻辑1,低于0.8 V被识别为逻辑0。输出电压范围为0–5 V。
HTL(高阈值逻辑): 电压高于3 V为逻辑1,低于1 V为逻辑0。高电平输出取决于供电电压。由于逻辑0与1之间的电压差更大,HTL逻辑具有更强的抗干扰能力和更高的电气噪声抗性。
电气相位角和机械角度
机械角度是轴的实际转动度。电气相位角度是用来表示电信号的。完成一个交变电压/电流循环所需的时间定义为360度(el°)。对于增量编码器而言,一个周期等于一个完整的脉冲。在给定的PPR下,可以将任何增量编码器的电气相位角度数转换为机械角度。
工作周期:
工作周期描述了增量编码器的“高”时间与“低”时间之比。通常这个比例是50/50,这相当于180 el°高和180 el°低。
磁性增量编码器的性能随着PPR设置和转速(RPM)的提高而提高。这与性能下降的光学编码器形成了对比。在我们的数据表中声明的DNL和INL精度是最差的情况值,更高的PPR和RPM可以带来更好的性能。

正交:
增量型编码器每90 el°输出“a”或“B”输出的上升或下降的边缘,可以解释为一个计数。如果一个编码器输出1000 PPR,一个计数器可以解析出4000个脉冲计数(四倍频)。
相位角:
相角表示两个边缘之间的长度,单位为el°。这个参数通常指定一个恒定相角值和相角误差(也称为求积误差)。
精度(DNL)
DNL精度是相角误差的绝对值,用(机械)度表示。
频率响应
这是编码器能够通过输出行输出的最大频率。例如,一个以600转/分钟旋转的200ppr编码器的频率是2000hz (200*600/60s)。
精度(INL)
增量编码器每转一圈输出一定数量的脉冲,这样每个脉冲都被期望在一个确定的机械位置上。这个理想位置与实际位置之间的最大偏差称为积分非线性(INL)。如果增量编码器用于定位任务,INL精度是一个重要的值。