增量編碼器是常見的編碼器形式之一。它的輸出是周期性重復(fù)的脈沖信號(hào)，控制器(PLC或變頻器)利用脈沖信號(hào)計(jì)算速度、轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)度、位置或角度。

應(yīng)用例：用計(jì)算(上升沿)脈沖的數(shù)量換算長(zhǎng)度或角度。

應(yīng)用示例：根據(jù)計(jì)算(上升)脈沖的(時(shí)間間隔)頻率換算速度或轉(zhuǎn)速。

適用例：以a、b脈沖的優(yōu)先順序判斷編碼器的旋轉(zhuǎn)方向，以z脈沖判斷編碼器的零點(diǎn)位置。

應(yīng)用實(shí)例：基于反相信號(hào)的差分運(yùn)算。

增量型編碼器是怎樣工作的？下面以常見的方波增量編碼器為例。

方波增量編碼器是TTL  (長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)，線驅(qū)動(dòng)，也稱為RS422 )和HTL  (也稱為推挽輸出和推挽輸出)等常用編碼器之一。 及有開關(guān)型輸出：例如NPN集電極開路輸出和PNP集電極開路輸出。

TTL/長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)

作為晶體管邏輯電路(transistor-transistorlogic  )的TTL/RS422也稱為長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)或線驅(qū)動(dòng)。

編碼器的電源電壓Vcc通常為5V或24V。

編碼器的輸出定義為0~5v之間的電壓：低于0.4V的電壓為低電平，2.5V以上的電壓為高電平。

由于TTL接口具有優(yōu)異的抗干擾性能，因此常見于變頻器的編碼器輸入接口。

HTL/推挽

HTL  (即高壓晶體管邏輯)也稱為推挽輸出或推挽輸出(push-pull  )。

編碼器的電源電壓Vcc為10-30V，常用24V。

編碼器的輸出定義為0V到Vcc之間的電壓：小于3V的電壓為低電平，大于Vcc-3.5V的電壓為高電平。

HTL常見于西門子、倍福等歐系PLC的輸入接口。 可以用作NPN或PNP開路集電極的替代。

開路集極

Open  Collector，即開路集電極分為NPN和PNP兩種。

編碼器相當(dāng)于開關(guān)，需要外部電源和電阻。

集電極開路的接口常見于歐姆龍、三菱等日系PLC的輸入接口。 其中經(jīng)常有NPN開路集電極。

集電極開路的輸出只能積極切換到一個(gè)方向。 例如，NPN開路集電極輸出積極切換到接地(低電平)。 向高度的轉(zhuǎn)移是通過連接在電源和輸出之間的上拉電阻或負(fù)載實(shí)現(xiàn)的。 因此，集電極開路的輸出信號(hào)的質(zhì)量不及推挽。 但是，市場(chǎng)上銷售的低端PLC大多內(nèi)置了集電極開路的輸入接口，因此集電極開路接口的編碼器還有一定的市場(chǎng)。說了這么多，那就出問題了。 哪個(gè)接口的編碼器具有更強(qiáng)的抗干擾性能，適合長(zhǎng)距離傳輸呢？ 先從干擾的源頭開始吧。

打擾的時(shí)候是怎么來的？

編碼器運(yùn)行中，難免受到外界的干擾。 外部大電流設(shè)備的啟停和周圍的大型異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是典型的干擾源。 信號(hào)受到干擾可能有長(zhǎng)電纜的傳輸、屏蔽不良、接地不良、未使用雙絞線、配線不規(guī)范等各種原因。

正常脈沖在信號(hào)傳輸過程中受到干擾時(shí)，會(huì)發(fā)生脈沖泄漏等。 為了解決這個(gè)問題，可以采用雙通道(6個(gè)信道)的差分接口。 差分不是以信號(hào)為對(duì)象地進(jìn)行測(cè)量，而是以信號(hào)為反相信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。 這種連接的優(yōu)點(diǎn)是不僅信號(hào)電平發(fā)生了變化，而且信號(hào)極性也發(fā)生了變化。 信號(hào)電平是原來的兩倍。 因此，信號(hào)更穩(wěn)定。

因此，采用差分測(cè)量的TTL和HTL接口適用于噪音強(qiáng)的環(huán)境。

那么，哪個(gè)接口適合長(zhǎng)距離傳輸呢？

編碼器的脈沖信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸中由于電壓的上升而產(chǎn)生鋸齒效果。

HTL接口不太適合長(zhǎng)距離傳輸，因?yàn)樾盘?hào)電平高，電壓上升高，鋸齒效果大。

開路集電極的輸出只能積極地切換到一個(gè)方向，鋸齒波效果比HTL更嚴(yán)重，在長(zhǎng)距離上有更多的問題，因此也不適合長(zhǎng)距離傳輸。

另一方面，TTL接口的信號(hào)電平低，電壓上升沒有HTL高，鋸齒效果不如HTL顯著。 另外，TTL也可以使用差分信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。

因此，TTL接口適用于更長(zhǎng)的距離和更高的頻率。

傳輸距離和輸出頻率

但是，編碼傳輸距離也依賴于輸出頻率。 編碼器的輸出頻率可以通過以下公式計(jì)算。

輸出頻率=分辨率*每秒圈數(shù)=分辨率*RPM/60

傳輸距離由輸出頻率決定。 例如，如果3000線編碼器3000rpm時(shí)的輸出頻率為150KHz，則傳輸距離約為300米。

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