旋转式编码器.pdf

?1027?800-820-4535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 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。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。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。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。?1028?原理项目分类 特长构造输出波形增量型E6J-CE6A2-CE6B2-CE6C2-CE6C3-CE6D-CE6F-CE6H-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(*)。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。*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E6J-AE6CP-AE6C3-AE6F-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。?1029?800-820-4535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1/21/4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：IP52、IP64 有油：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。123456789?1030?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1090的时间。输出电路(1)集电极开路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)线性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，可使用称为线路接受器的专用IC。(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。可与集电极开路输入机器(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。?1031?800-820-4535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。根据公司内部标准的规定，防油保护构造等级用防油/耐油表示。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。代码表的示例分为36份。在此，针对从31位置转换至32位置，在对象里各取18位置，则代码的范围为从14位置到49位置。从49位置切换到14位置时，只改变1位，可见保持了格雷码的性质。通过将该代码转换至14位置，就能转换至从0位置开始的代码，然后进行使用。(4)BCD代码二进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。?1032?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1024、1025页绝对代码表10进制二进制格雷格雷余留14符号BCD10101234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162630000000001000100001100100001010011000111010000100101010010110110001101011100111110000100010100100100110101000101010101100101110110000110010110100110110111000111010111100111111000001000011000101000111001001001011001101001111010001010011010101010111011001011011011101011111100001100011100101100111101001101011101101101111110001110011110101110111111001111011111101111110000000000010000110000100001100001110001010001000011000011010011110011100010100010110010010010000110000110010110110110100111100111110111010111000101000101010101110101100100100100110100010100001100001100011100111100101101101101111101011101001111001111011111111111101110101110111110011110001010001010011010111010101011101011111011011011001001001001011001111001101000101000111000011000000001020304050607080910111213141516171819202122232425262728293031323334350000000000000000000000000000000010010010010010010010010010010100100100100100100100100100100110110110110110110110110110111001001001001001001001001001001011011011011011011011011011011101101101100000000100100011010001010110011110001001000000010010001101000101011001111000100100000001001000110100010101100111100010010000000100100011010001010110011110001001000000010010001101000101011001111000100100000001001000110100010101100111100010010000000100100111?1033?800-820-4535特性数据的读法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：不可连接增量型轴承的寿命导线延长特性E6B2-CE6B2-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。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H7BRH7ERH7CXK3NRK3NCK3NPE63-WF5CCJ1M-CPU2C-CTE6D-CWZ1EE6J-CWZ1E需要编码器用的其他电源E6D-CWZ2CE6F-CWZ5GE6A2-CS3EE6A2-CW3EE6A2-CWZ3EE6B2-CWZ3EE6H-CWZ3EE6C2-CWZ3EE6C3-CWZ3EHE6A2-CS3CE6A2-CW3CE6A2-CWZ3CE6A2-CS5CE6A2-CW5CE6B2-CWZ6CE6H-CWZ6CE6C2-CWZ6CE6C3-CWZ5GHE6B2-CWZ1XE6H-CWZ3XE6C2-CWZ1XE6C3-CWZ3XHE6B2-CWZ3EE6C2-CWZ3EE6B2-CWZ6CE6C2-CWZ6CE6B2-CWZ1XE6C2-CWZ1XE6B2-CWZ5BE6C2-CWZ5B需要外带负载连接电阻?1034?绝对型与数字转速计(H7ER)的连接示例与数字计数器(H7BR)的连接示例与加减运算脉冲计(K3NC)的连接示例NPN开路集电极输出电压输出旋转编码器型号连接机型凸轮定位器程序控制器SYSMAC型号H8PSH8PRCPM1ACQM1H-CPU51CQM1H-ABB21DC输出单元E6CP-AG5CE6C3-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-CE6C3-AG5C-CE6F-AG5C-C需要连接导线 E69-DC5E6F-AB3C需要编码器用的其他电源需要编码器用的其他电源E6F-AB3C-CE6C-NN5CE6C-NN5CA需要编码器用的其他电源E6C-NN5C-CE6C-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适用机型示例E6A2-CS3E 10P/R、60P/RE6C2-CWZ3E、E6F-CWZ5G 600P/RE6C3-CWZ3EH 10P/R、60P/R、600P/R适用机型示例E6A2-CW3EE6C2-CWZ3E、E6C3-CWZ3EH、E6F-CWZ5G?适用机型示例E6A2-CS3C、E6A2-CS5CE6A2-CW3C、E6A2-CW5CE6C2-CWZ6C、E6F-CWZ5G适用机型示例E6A2-CS3E、E6A2-CW3EE6C2-CWZ3E?1035?800-820-4535程序控制器的高速计数器单元与(CJ1W-CT021)的连接示例编码器为NPN开路集电极时(DC5/12/24V)注.编码器的电源为5V或24V时。A相电源5VA19、24VB20B相电源5VA17、24VB18编码器为PNP开路集电极时(DC5/12/24V)注.编码器的电源为5V或24V时。A相电源5VA19、24VB20B相电源5VA17、24VB18编码器为线路驱动器输出时(RS-422)适用机型示例E6A2-C、E6B2-C、E6C2-C、E6H-CE6F-CWZ5G、E6D的开路集电极输出型?适用机型示例E6B2-CWZ5BE6C2-CWZ5B、E6C3-CWZ5GH适用机型示例E6B2-CWZ1X、E6C2-CWZ1XE6C3-CWZ3XH、E6H-CWZ3X?1036?与程序控制器(CJ1M-CPU2)的连接示例CPU装置的输入6点(IN8/9/3及IN6/7/2)可直接读取旋转式编码器的脉冲输入，作为内置高速计数器使用。响应速度为单相60kHz、相位差(4倍)30kHz、计数值为加法模式时可对04294967295、加减法模式时可对21474836482147483647的脉冲进行计数。高速计数器的动作模式可通过PC系统设定进行。计数模式数值范围模式复位方式输出方式适用机型示例E6A2-CWZ5C、E6C2-CWZ6C、E6C3-CWZ5GH、E6F-CWZ5G?相位差输入模式用A相、B相的相位差(4倍固定)进行加减法计算。加减法脉冲输入模式将A相作为加法脉冲输入、B相作为减法脉冲输入，进行加减法计算。脉冲方向输入模式将A相作为脉冲输入，B相作为方向信号(加法/减法)进行加减法计算。加减法脉冲输入模式仅使用 A 相进行加减法计算。线性模式从下限值到上限值的范围内，对输入脉冲进行计算。环形模式在设定范围内，使输入脉冲环形后进行计算。Z相软件复位软件复位在ON的状态下，Z相输入为OFFON时，对当前值进行复位。软件复位软件复位为OFFON时，对当前值进行复位。目标值一致比较最多可设定48个目标值。当计数值与目标值一致时，实施指定子程序处理。区域比较最多可设定8个区域(上、下限值)。计数值达到区域内时，则实施指定子程序处理。适用机型示例E6B2-CWZ1X、E6C2-CWZ1X、E6C3-CWZ3XH、E6H-CWZ3X线路驱动器输入型?1037?800-820-4535程序控制器与(CQM1H-CPU51CQM1H-ABB21/带绝对值I/F RS-232C内置、大容量型)的连接示例可直接从绝对值(ABS)型编码器读入位置数据。ABS输入是12位的格雷码。位置数据在断电时也可存储，所以电源恢复时无需原点复位。此外，通过原点修正功能，可将任意位置作为原点处理。动作模式可从BCD模式和360模式中选择。分辨率可从8位(0255)10位(01023)12位(04095)中选择。设定时请与要连接的编码器的分辨率相符合。输入规格适用机型示例E6F-AG5C-C、E6CP-AG5C-CE6C3-AG5C-C输入电压DC24V10/-15输入/出点数最大128点输入阻抗5.4k用户存储器3.2K瓦输入电流4mA(TYP.)数据存储器1K瓦ON电压最小 DC16.8V连接单元数最多7单元OFF电压最大 DC3.0V指令种类118种计数速度最大 4kHz输入代码格雷2进制(8/10/12位)?程序控制器(CQM1H-CPU51)用连接导线(另售)E69-DC5型号E69-DC5(关于交货期请咨询经销商)。?1038?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”。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。安装时安装程序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0.49Nm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。警告安全要点使用注意事项1把耦合器装到轴上3固定耦合器2固定编码器耦合器型号插入量E69-C02B3.2mmE69-C04B5.2mmE69-C06B5.5mmE69-C08B6.8mmE69-C10B7.1mmE69-C68B6.8mmE69-C610B7.1mmE69-C06M8.5mmE69-C10M10.5mm4电源输入输出线的连接耦合器型号紧固转矩E69-C02B0.08NmE69-C04B0.2NmE69-C06B0.25NmE69-C08B0.44NmE69-C10BE69-C68BE69-C610BE69-C06M0.7NmE69-C10M3.5Nm5连通电源检查输出请不要用螺丝夹住耦合器和轴轴插入耦合器的量不能大于右表的值。布线时请务必切断电源。偏心偏角轴方向位移?1039?800-820-4535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。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的场合E6C2-C的场合E6C3-CH的场合E6A2-CE6B2-CE6D-CE6C-NE6C2-CE6C3-CHE6C3-A?1040?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。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。E6A2-CE6J-A/CE6B2-CE6D-CE6C-NE6C2-CE6C3-CHE6C3-A?1041?800-820-4535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的场合E6C2-CWZ5B的场合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-02T接受方请使用适合RS-422A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：TEXASINSTRUMENTS公司制AM26LS32、AM26C32?1042?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。在下图的程序中，将格雷码转换成二进制。梯形图程序示例注.上述的梯形图程序示例是指PLC机型为CPM1A、CQM1H的情况。请确认使用的机型。将格雷码转换为二进制码时，请参见下图的电路。*1.将Vin连接到0V，可转换为正逻辑二进码。*2.变频器*3.Exclusive OR(排他OR)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计算器的可连接数 N=R1(E-V)V R2?MEMO1043?800-820-4535