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旋转式编码器

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。

 

原理

项目分类

特长

构造

输出波形

增量型

 

E6A2-C

E6B2-C

E6C2-C

E6C3-C

E6D-C

E6F-C

E6H-C

E6J-C

本型号能根据轴的旋转位移量,输出脉冲列。

其方式是通过其他计数器,计算输出脉冲数,通过计数检测旋转量。

希望知道某输入轴位置的旋转量,先按基准位置,使计数位的计数值复位,然后再用计数器把由该位置发出的脉冲数累加起来。

因此,可任意选择基准位置,且可无限量检测旋转量。

其最大的特长是,可添加电路,产生1周期信号的2倍、4倍脉冲数,提高电流的分辨率(注)。

此外,可把每旋转一周发生的Z相信号作为1旋转内的原点使用。

注. 需要高分辨率时,一般可采用4倍增电路方式。

(如果把A相、B相的上升、下降波形分别进行微分,可得到4倍输出,分辨率则为4倍)。

与轴旋转同时写入光学图案的磁盘时,通过两处狭缝的光就会相应地被透过、遮断。这种光通过与各自的狭缝相对的受光元件转换为电流,通过波形整形后,成为2个矩形波输出。 另2处的狭缝要配置在与矩形波输出的相位差1/4间距处。

多旋转绝对型

 

E6C-N

单旋转绝对型数据与通常的绝对型具有同样的特长。

旋转量数据也可作为绝对数据输出,根据旋转量数据的检测方式,选择需要或不需要电源断开时的支持电源用电池的类型。

使用增量型编码器,可适用于编码器在任意旋转状态下位置检测绝对化的场合。

检测部与绝对型的构成基本相同。

采用部分单旋转的绝对信号,根据内部设置的计数器,累计单旋转的1次旋转量,并作为绝对的代码,输出多旋转数据。

绝对型

 

E6CP-A

E6C3-A

E6F-A

E6J-A

本型号为把旋转角度通过2n的代 码作为绝对值,通过并联输出。 因此,如果持有输出代码位数的 输出量。分辨率较大时,输出量 就会增加,方式是通过直接读取 输出代码,进行旋转位置检测。 编码器一旦被装入机械,则可确 定输入旋转轴的零位,一般把零 位作为坐标原点,旋转角度用数 字输出。 此外,不会因干扰等发生数据错 落,也无需进行启动时的原点复 位。 另外,因高速旋转,不能读取符 号时,若降低转速,则可读取正 确的数据,此外因停电等切断电 源,再次接通电源的情况下,也 能读取正确的旋转数据。

旋转已写入图案的磁盘,透过狭缝的光就可依据图案,处于透过与遮断交替的状态。

透过的光可通过受光元件转换为电流,并进行波形整形后,变成数字信号。

 

分类

 

 选择要点

 

增量式或绝对式

考虑到容许的成本,电源接通时的原点可否恢复、控制速度、耐干扰性等,选择合适的类型。

分解率精度的选择

在考虑组装机械装置的要求精度和机械的成本的基础上,选择最适合的产品。一般选择机械综合精度的1/2~1/4精度的分辨率。

外形尺寸

 

选定时还要考虑安装空间与选定轴的形态(中空轴、杆轴类)。

轴容许负重

选定时要考虑到不同安装方法的不同轴负载状态、及机械的寿命等。

容许最大旋转数

根据使用时的机械的最大旋转数来选择。

最高响应频率数

根据组装机械装置使用时的轴最大旋转数来定。

最大响应频率=(旋转数/60)×分辨率

但是,由于实际的信号周期有所波动,所以选定时应针对上述的计算值,来选择留有余度的规格。

保护构造

根据使用环境中的灰尘、水、油等的程度来选择。

仅灰尘:IP50

还有水、油:IP52(f)、IP64(f)(防滴落、防油)

轴的旋转启动转矩

驱动源的转矩为多少?

输出电路方式

选择电路方式时应考虑到连接的后段机器、信号的频率、传送距离、干扰环境等。

长距离传送的情况下,选择线路驱动器输出。

 

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。

 

 

最高响应频率

响应信号所得到的最大信号频率。

 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

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

0 0 0 0 0

0 0 0 0 1

0 0 0 1 0

0 0 0 1 1

0 0 1 0 0

0 0 1 0 1

0 0 1 1 0

0 0 1 1 1

0 1 0 0 0

0 1 0 0 1

0 1 0 1 0

0 1 0 1 1

0 1 1 0 0

0 1 1 0 1

0 1 1 1 0

0 1 1 1 1

1 0 0 0 0

1 0 0 0 1

0 1 0 0 1 0

0 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 0

0 1 0 1 0 1

0 1 0 1 1 0

0 1 0 1 1 1

0 1 1 0 0 0

0 1 1 0 0 1

0 1 1 0 1 0

0 1 1 0 1 1

0 1 1 1 0 0

0 1 1 1 0 1

0 1 1 1 1 0

0 1 1 1 1 1

1 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 1

1 0 0 0 1 0

1 0 0 0 1 1

1 0 0 1 0 0

1 0 0 1 0 1

1 0 0 1 1 0

1 0 0 1 1 1

1 0 1 0 0 0

1 0 1 0 0 1

1 0 1 0 1 0

1 0 1 0 1 1

1 0 1 1 0 0

1 0 1 1 0 1

1 0 1 1 1 0

1 0 1 1 1 1

1 1 0 0 0 0

1 1 0 0 0 1

1 1 0 0 1 0

1 1 0 0 1 1

1 1 0 1 0 0

1 1 0 1 0 1

1 1 0 1 1 0

1 1 0 1 1 1

1 1 1 0 0 0

1 1 1 0 0 1

1 1 1 0 1 0

1 1 1 0 1 1

1 1 1 1 0 0

1 1 1 1 0 1

1 1 1 1 1 0

1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1

0 0 0 0 1 1

0 0 0 0 1 0

0 0 0 1 1 0

0 0 0 1 1 1

0 0 0 1 0 1

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0 0 1 1 0 1

0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 1 0

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0 1 1 1 1 0

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1 1 0 0 0 0

1 1 0 0 0 1

1 1 0 0 1 1

1 1 0 0 1 0

1 1 0 1 1 0

1 1 0 1 1 1

1 1 0 1 0 1

1 1 0 1 0 0

1 1 1 1 0 0

1 1 1 1 0 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 0

1 1 1 0 1 0

1 1 1 0 1 1

1 1 1 0 0 1

1 1 1 0 0 0

1 0 1 0 0 0

1 0 1 0 0 1

1 0 1 0 1 1

1 0 1 0 1 0

1 0 1 1 1 0

1 0 1 1 1 1

1 0 1 1 0 1

1 0 1 1 0 0

1 0 0 1 0 0

1 0 0 1 0 1

1 0 0 1 1 1

1 0 0 1 1 0

1 0 0 0 1 0

1 0 0 0 1 1

1 0 0 0 0 1

1 0 0 0 0 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0

0 1

0 2

0 3

0 4

0 5

0 6

0 7

0 8

0 9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

1 9

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6

2 7

2 8

2 9

3 0

3 1

3 2

3 3

3 4

3 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0 0

0 0 0

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0 0 0

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< 0 0 1

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0 1 1

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1 0 0

1 0 0

1 0 0

 

1 0 0

1 0 0

1 0 0

1 0 0

1 0 0

1 0 0

1 0 1

1 0 1

1 0 1

1 0 1

1 0 1

1 0 1

1 0 1

1 0 1

1 0 1

1 0 1

1 1 0

1 1 0

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1 1 0

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1 0 0 1

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1 0 0 0

1 0 0 1

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

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0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

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0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 1 1 1

 

特性数据的读法

轴承的寿命

导线延长特性

 

E6B2-C

 

 

 

E6B2-CWZ6C

 

表示施加在轴上的负载与机械寿命的关系。

旋转状态的负载大小对轴承的寿命有影响。

表示导线延长时对输出波形的影响。

如延长导线,输出波形的上升时间将变长,输出残留电压将变高。

 

使用方法与各种数据

 

可否与外围设备连接的一览表 ○:可连接 ×:不可连接

 

增量型

 

旋转

编码器
型号

连接机型

电子计数器

数字转速计

数字旋转/

脉冲计

数字回加减

运算脉冲计

数字计时

间隔表

方向判别单元

SYSMAC
内置计数器

高速计数器

单元

型号

H7BR

H7ER

K3NR

K3NC

K3NP

E63-WF5C

CJ1M-CPU2□

C□-CT□

E6D-CWZ1E

需要编码器

用的其他电源

×

×

×

×

×

E6D-CWZ2C

×

E6F-CWZ5G

E6A2-CS3E

E6A2-CW3E

E6A2-CWZ3E

E6B2-CWZ3E

E6H-CWZ3E

E6C2-CWZ3E

E6C3-CWZ3EH

×

E6A2-CS3C

E6A2-CW3C

E6A2-CWZ3C

×

E6A2-CS5C

E6A2-CW5C

E6B2-CWZ6C

E6H-CWZ6C

E6C2-CWZ6C

E6C3-CWZ5GH

E6B2-CWZ1X

E6H-CWZ3X

E6C2-CWZ1X

E6C3-CWZ3XH

×

×

×

×

×

×

E6B2-CWZ5B

E6C2-CWZ5B

需要外带负载连接电阻

×

×

×

×

×



旋转

编码器
型号

连接机型

凸轮定位器

程序控制器SYSMAC

型号

H8PS

H8PR

CPM1A

CQM1H-CPU51

+CQM1H-ABB21

DC输出单元

E6CP-AG5C

E6C3-AG5C

×

×

需要编码器用的

其他电源

需要编码器用的

其他电源

需要编码器用的

其他电源

E6CP-AG5C-C

E6C3-AG5C-C

E6F-AG5C-C

×

×

 

需要连接导线

E69-DC5

×

 

E6G-AB1E

×

×

×

 

×

 

×

 

E6G-AB2C

×

×

需要编码器用的

其他电源

×

 

需要编码器用的

其他电源

E6F-AB3C

×

×

×

 

E6F-AB3C-C

×

×

 

×

 

×

 

E6C-NN5C

E6C-NN5CA

×

×

 

×

 

需要编码器用的

其他电源

E6C-NN5C-C

E6C-NN5CA-C

×

×

需要日本航空电子(株)制

接插件
PS-26PE-D4□

×

 

需要日本航空电子(株)制
接插件
PS-26PE-D4□

 

与数字转速计(H7ER)的连接示例

适用机型

示例

E6A2-CS3E 10P/R、60P/R

E6C2-CWZ3E、E6F-CWZ5G 600P/R

E6C3-CWZ3EH 10P/R、60P/R、600P/R

 

与数字计数器(H7BR)的连接示例

适用机型

示例

E6A2-CW3E

E6C2-CWZ3E、E6C3-CWZ3EH、
E6F-CWZ5G

 

 

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