增量型、絕對型編碼器原理及差異

 

增量值:從上個位置轉到目前的位所旋轉的角度
絕對值:目前位置的角度(相對於0°的角度)
上圖編碼器從45度角的位置轉到60度角,增量型編碼器讀取的是增量值(轉動的角度15°),絕對型編碼器讀取的是絕對值(目前位置 60°)
光電式編碼器內部主要由碟型編碼盤和光遮斷器組成,碟型編碼盤上有開槽孔,當編碼盤的槽孔轉動到光遮斷器處時,光穿過槽孔到達光電晶體,電路將其轉換為信號。

增量型編碼器:
編碼盤上刻有輻射方向的光縫,光縫均勻排列成一圈 ,編碼器轉動時光縫會一一通過光遮斷器處,形成 ON-OFF的脈波信號。脈波的輸出介面一般有分開集極、差動式(Line Driver)2種,上位控制器(如PLC)使用高數計數器來接受脈波信號,再換算為轉動的角度(增量值)和轉速。

絕對值旋轉編碼器:
編碼盤採用格雷碼制式的碼盤,每個角度位置都是唯一的紋理代碼,透過紋理代碼可以知道目前的位置。因為絕對值旋轉編碼器輸出的是個數值,需搭配如 IO-Link、Profinet、SSI、ASI 等數位通訊,將數值傳給上位控制器。

增量型編碼器輸出脈波

增量型編碼器會輸出A、B、Z 三組脈波,A、B 為增量值脈波,兩者相差90°,可經由收到A、B脈波的順序來判斷編碼器是正轉還是反轉,Z脈波為原點信號,編碼器一圈只有一個脈波,可用於計算編碼器轉動的圈數。

增量型編碼器規格說明
Device type:系列名稱
Size:編碼器的外觀尺寸
Shaft type:中心軸的型式 - 有實心軸及中空軸
Shaft diameter:中心軸的直徑
Flange:法蘭型式
Degree of protection:IP防水防塵等級
Pulse count: 編碼器轉一圈所發出的脈波數(數字越大解析度越高)
Electrical interface:輸出介面 - Push-pull 開集極(NPN/PNP)輸出、RS422 差動式(Line Driver)輸出
Connection alignment:接頭出線方向 -  軸向出線、徑向出線
Connection type:接頭型式 - 接頭/出線、接頭尺寸、接頭PIN數、線數、線長 等等
絕對型編碼器規格說明
Device type:系列名稱
Size:編碼器的外觀尺寸
Shaft type:中心軸的型式 - 有實心軸及中空軸
Shaft diameter:中心軸的直徑
Flange:法蘭型式
Degree of protection:IP防水防塵等級
Multiturn resolution: 多圈編碼器轉解析度(圈數)
Singleturn resolution:單圈編碼器轉解析度
Interface, electric:輸出的通訊協定 上例:SSI 格雷碼、SSI 二進制
Connection alignment:接頭出線方向 -  軸向出線、徑向出線
Connection type:接頭型式 - 接頭/出線、接頭尺寸、接頭PIN數、線數、線長 等等
絕對型編碼器有 單圈和多圈型編碼器。對於單圈絕對式旋轉編碼器,每轉一整圈後,編碼會從起始值重新開始。多圈絕對式編碼器則會記錄轉數。

下列為Pepperl+Fuchs絕對型編碼器輸出支援的通訊協定

  • PROFINET IO
  • EtherNet/IP
  • IO-Link
  • PROFIBUS
  • CANopen
  • DeviceNet
  • AS-Interface
  • SSI interface
  • Parallel interface