旋转编码器故障分析

　　一、问:增量旋转编码器选型有哪些注意事项? 应注意三方面的参数:

　　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。

　　二、问:请教如何使用增量编码器?

　　1，增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，数目从 6 到 5400 或更高，脉冲 数越多，分辨率越高;这是选型的重要依据之一。

　　2，增量型编码器通常有三路信号输出(差分有六路信号):A,B 和 Z，一般采用 TTL 电 平，A 脉冲在前，B 脉冲在后，A,B 脉冲相差 90 度，每圈发出一个 Z 脉冲，可作为参考机 械零位。一般利用 A 超前 B 或 B 超前 A 进行判向，我公司增量型编码器定义为轴端看编码 器顺时针旋转为正转，A 超前 B 为 90°，反之逆时针旋转为反转 B 超前 A 为 90°。也有不 相同的，要看产品说明。

　　3，使用 PLC 采集数据，可选用高速计数模块;使用工控机采集数据，可选用高速计数 板卡;使用单片机采集数据，建议选用带光电耦合器的输入端口。

　　4，建议 B 脉冲做顺向(前向)脉冲，A 脉冲做逆向(后向)脉冲，Z 原点零位脉冲。

　　5，在电子装置中设立计数栈。

　　三、从接近开关、光电开关到旋转编码器:

　　工业控制中的定位，接近开关、光电开关的应用已经相当成熟了，而且很好用。可是， 随着工控的不断发展，又有了新的要求，这样，选用旋转编码器的应用优点就突出了:

　　信息化:除了定位，控制室还可知道其具体位置;

　　柔性化:定位可以在控制室柔性调整;

　　现场安装的方便和安全、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。

　　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。

　　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。

　　如上所述优点，旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合。

　　五、关于电源供应及编码器和 PLC 连接:

　　一般编码器的工作电源有三种:5Vdc、5-13 Vdc 或 11-26Vdc。

　　如果你买的编码器用的是 11-26Vdc 的，就可以用 PLC 的 24V 电源，

　　需注意的是:

　　1. 编码器的耗电流，在 PLC 的电源功率范围内。

　　2. 编码器如是并行输出，连接 PLC 的 I/O 点，需了解编码器的信号电平是推拉(或称 推挽式)输出还是集电极开路输出，如是集电极开路输出的，有 N 型和 P 型两种，需与 PLC 的 I/O 极性相同。如是推拉式输出则连接没有什么问题。

　　3. 编码器如是驱动器输出，一般信号电平是 5V 的，连接的时候要小心，不要让 24V 的 电源电平串入 5V 的信号接线中去而损坏编码器的信号端。(我公司也可以做宽电压驱动 器输出(5-30 Vdc)，有此要求定货时要注明)

　　六、在很多的情况之下是编码器并没有坏，而只是干扰的原因，造成波型不好，导致计 数 不准。请教如何进行判断?

　　编码器属精密元件，这主要因为编码器周围干扰比较严重，比如:是否有大型电动机、 电焊机频繁起动造成干扰，是否和动力线同一管道传输等。

　　选择什么样的输出对抗干扰也很重要，一般输出带反向信号的抗干扰要好一些，即 A+~A-,B+~B-,Z+~Z-，其特征是加上电源 8 根线，而不是 5 根线(共零)。带反向信号的 在电缆中的传输是对称的，受干扰小，在接受设备中也可以再增加判断(例如接受设备的 信号利用

　　A、B 信号 90°相位差，读到电平 10、11、01、00 四种状态时，计为一有效脉冲，此方 案可有效提高系统抗干扰性能(计数准确))。

　　就是编码器也有好坏，其码盘\电子芯片\内部电路\信号输出的差别很大，要不然怎么 一个 1000 线的增量型编码器会从 300 多元到 3000 多元差别那么大呢?

　　①排除(搬离、关闭、隔离)干扰源，

　　②判断是否为机械间隙累计误差，

　　③判断是否为控 制系统和编码器的电路接口不匹配(编码器选型错误);①②③方法偿试后故障现象排 除，则可初步判断，若未排除须进一步分析。

　　判断是否为编码器自身故障的简单方法是排除法。

　　现在我公司编码器已大规模生产，技 术生产已成熟运用，产品故障率控制在千分之几。

　　排除法的具体方法是:用一台相同型号 的编码器替换上去，如果故障现象相同，可基本排除是编码器故障问题，因为两台编码器 同时有故障的小概率事件发生可能很小，可以看作为 0。假如换一台相同型号编码器上 去，故障现象立刻排除，则可基本判定是编码器故障。

　　七、何为长线驱动?普通型编码器能否远距离传送?

　　答:长线驱动也称差分长线驱动，5V，TTL 的正负波形对称形式，由于其正负电流方向 相反，对外电磁场抵消，故抗干扰能力较强。普通型编码器一般传输距离是 100 米，如果 是 24V HTL 型且有对称负信号的，传输距离 300-400 米。

　　八、问:能否简单介绍旋转编码器检测直线位移的方法?

　　答: 1，使用“弹性连轴器”将旋转编码器与驱动直线位移的动力装置的主轴直接联 轴。

　　2，使用小型齿轮(直齿，伞齿或蜗轮蜗杆)箱与动力装置联轴。

　　3，使用在直齿条上转动的齿轮来传递直线位移信息。

　　4，在传动链条的链轮上获得直线位移信息。

　　5，在同步带轮的同步带上获得直线位移信息。

　　6，使用安装有磁性滚轮的旋转编码器在直线位移的平整钢铁材料表面获得位移信息 (避免滑差)。

　　7，使用类似“钢皮尺”的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线位移信息 (数 据处理中须克服叠层卷绕误差)。

　　8，类似 7，使用带小型力矩电机的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线位移 信息(目前德国有类似产品，结构复杂，几乎无叠层卷绕误差)。

　　九、增量光栅 Z 信号可否作零点?圆光栅编码器如何选用?

　　无论直线光栅还是轴编码器其 Z 信号的均可达到同 A\B 信号相同的精确度，只不过轴 编码器是一圈一个，而直线光栅是每隔一定距离一个，用这个信号可达到很高的重复精 度。可先用普通的接近开关初定位，然后找最为接近的 Z 信号(每次同方向找)，装的时候 不要望忘了将其相位调的和光栅相位一致，否则不准。 根据你的细分精度要求和分辩率要求选用。精度高自然要选用每周线纹高的，精度不 高，就没必要选用高线纹数的圆光栅编码器了。

　　十、增量型编码器和绝对型编码器有何区别?

　　做一个伺服系统时怎么选择呢? 常用的为增量型编码器，如果对位置、零位有严格要求用绝对型编码器。