旋转式编码器概要
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。
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。
术语解说
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。
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。
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。
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)
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。
上升时间、下降时间
输出脉冲的10~90%的时间。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
伺服装置
编码器的安装方法之一是:用伺服装置用配件,压住编码器的法兰部后固定的方法。在临时固定的状态下,可进行编码器旋转方向的位置调节,所以适用于需要与编码器的原点相吻合的情况。
→ 第1118、1119页
绝对代码表
| 10进制 |
二进制 |
格雷 |
格雷
余留
14符号 |
BCD |
| 10 |
1 |
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
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57
58
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60
61
62
63 |
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0 1 0 1 0
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0 1 1 1 1
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0 1 1 0 1 0
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0 1 1 1 0 0
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0 1 1 1 1 0
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1 0 0 0 0 0
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1 1 1 1 0 1
1 1 1 1 1 0
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0 0 0 0 0 1
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3 0
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3 4
3 5
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1 1 0 |
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共通注意事项 ★各商品的注意事项,请参见各商品的「请正确使用 」。
警告 |
不能作为冲压的安全装置或其他人体保护用安全装置使用。
本产品与安全性无关,主要用于工件和作业者的检测用途。
- 使用时请勿超过额定电压范围。
- 如施加额定电压范围以上的电压,可能引起破裂,烧毁。
- 需注意电源的极性等,不能错误连线,以免引起破损、烧毁。
- 请避免使负载短路。否则可能引起破损、烧毁。
- 布线时应在电源切断的状态下进行。电源ON时,输出线如接触电源,会引起输出电路破损。
- 高压线?动力线并行连线时,会因感应而发生误动作或破损,所以请分开布线。
关于安装
- 使用时请避免让水和油滴落在本体上。
- 旋转式编码器是由精密零件构成的,因此使用时应十分小心,不能跌落,以免损伤功能。
- 用于逆向旋转时,请确认本体的安装方向和加减法方向后,再进行安装。
- 使编码器的Z相与所设置的装置原点吻合起来时,请务必在确认Z相输出的同时,安装编码器。
- 齿轮咬合时,请勿往轴上施加过大的负载。
- 用螺钉紧固旋转式编码器时,紧固转矩请控制在0.49N~m内。
- 使用耦合器时,安装的取值范围请勿超过下列容许值。
- 如果安装误差(偏心、偏角)较大,就会有过大的负载加在轴上,从而造成损坏或严重缩短其使用寿命。
安装
- 用链条、传送带及齿轮连接时,先通过其他轴承,再用耦合器与编码器结合。
E6A2-C |
|
E6B2-C
E6D-C
E6C-N |
|
E6C2-C |
|
E6C3-C□H
E6C3-A |
|
- 将耦合器插入轴承时,请勿用锤子敲打等施加冲击力。
- 安装?拆卸耦合器时,请勿进行不必要的弯曲、压缩和拉伸。
旋转式编码器轴承的寿命
是指施加径向负载及推力负载时的轴承寿命。(理论值)
E6B2-C
● 布线时
- 固定本体,进行导线布线时,请注意导线的拉伸力度不超过29.4N。
E6A2-C |
|
E6B2-C
E6D-C
E6C-N |
|
E6C2-C |
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E6C3-C□H
E6C3-A |
|
- 固定本体、进行导线布线时,请勿拉伸导线。
- 此外,请勿对本体及轴施加冲击。
●连接时
关于连接
- 延长导线时,由于线电阻、线间容量的影响,使残留电压增加,易发生波形变化,所以请确认所用导线的种类和响应频率。
- 延长导线时,建议使用线路驱动器输出型。但是,不论哪种输出型,都受到欧洲EMC指令中规定的30m以内的限制。
- 并且,为了避免感应干扰,也请尽量在最短距离内布线。(特别是输入IC时)
- 使用电源中如发生浪涌,请在电源间连接浪涌吸收器。
- 此外,为了避免感应干扰等,请尽量在最短距离内布线。
- 在接通电源时或切断电源时,容易发生误脉冲,所以请在接通电源0.1秒后(E6CP-A时为1秒后)、及切断电源0.1秒前使用。
- 接通电源时,会产生涌入电流,所以请使用考虑到涌入电流值的电源。
导线延长特性
- 如果延长导线,则输出波形的上升时间将延长,而且影响A、B相的相位差特性。
- 输出波形的上升时间除了导线长度外,还会因负载电阻、导线的种类而变化。
- 如延长导线,除了上升时间会发生变化,输出残留电压也会增高。
〈E6B2-CWZ6C〉
关于防止误计数
如果在信号的上升、下降附近静止,有时会因振动而产生误脉冲,可能造成计数错误。
这时,如果使用加减法运算计数器,则可累计误脉冲,防止计数错误。
关于线路驱动器输出时的导线延长
- 线路驱动器的导线延长时,请务必使用带屏蔽的双绞导线。
- 推荐电缆:立井电机制TKVVBS4P-02A
- 接受方请使用适合RS-422的接受器。
- 双绞线为适合传送RS-422A结构,其特征是:通过将下图所示的2条输出进行扭绞,可相互消除发生在线上的电动力,并消除通常模式的干扰。
- 使用线路驱动器时,为保证DC5V能提供给编码器,需考虑电源电压。100m导线大约会降低1V左右的电压。
〈使用线路驱动器IC时〉
推荐IC:TEXAS?INSTRUMENTS公司制
AM26LS32、AM26C32
●其他
由编码器(电压输出)向多个计数器输入
希望在1台编码器上连接多台同样的计数器时,按下列算式计算出可连接计数器的个数 。
E : 编码器的电源电压
V : 计数器的输入电压(min.值)
R1 : 计数器的输入电阻
R2 : 编码器的输出电阻
格雷码→二进制转换
- 将格雷码通过PLC(程序控制器)梯形图程序转换为二进码的方法将以720分辨率为例进行说明。
首先,下表所示的是布线示例。
| 编码器输出信号 |
PLC输入信号 |
棕(20) |
00000 |
橙(21) |
00001 |
黄(22) |
00002 |
绿(23) |
00003 |
蓝(24) |
00004 |
紫(25) |
00005 |
灰(26) |
00006 |
白(27) |
00007 |
粉(28) |
00008 |
空(29) |
00009 |
在下图的程序中,将格雷码转换成二进制。
〈梯形图程序示例〉
- 上述的梯形图程序示例是指PLC机型为CPM1A、CPM1H的情况。请确认使用的机型。
将Vin连接到0V,可转换为正逻辑二进码。
- 变频器
- Exclusive OR(排他OR)