傳感器

—將要測量的物理量轉(zhuǎn)換成可讀取、處理的另一個物理量，現(xiàn)代控制中zui常用的就是電信號。

   如果把計算機(jī)、可編程控制器比喻為自動化控制的“大腦”，那么傳感器就是自動化控制的“眼睛”,是機(jī)電一體化的信息反饋裝置.由計算機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部反饋構(gòu)成的控制系統(tǒng)，稱為開環(huán)控制；由計算機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部反饋、執(zhí)行效果外部傳感器信息反饋構(gòu)成的控制系統(tǒng)，稱為閉環(huán)控制。

傳感器的電信號有模擬量型和數(shù)字量型，模擬量就是電流或電壓的大小變化模擬被測量物理量的大小，如果傳感器輸出的模擬量電信號已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)的信號，例如4—20mA、0—20mA、1—5V、0—10V等，這樣的傳感器有時也稱為變送器。

傳感器的電信號有時也用電壓、電流高于某個域置或低于某個域置來代表1或0的數(shù)字信息，或用光信號的通、暗來傳遞信息，這樣的傳感器就是數(shù)字量輸出型。

編碼器

—角位移,線位移及轉(zhuǎn)速傳感器.

編碼器是以數(shù)字化信息將角度、長度的信息以編碼的方式輸出的傳感器，其具有高精度,大量程測量,反應(yīng)快,數(shù)字化輸出特點(diǎn);體積小,重量輕,機(jī)構(gòu)緊湊,安裝方便,維護(hù)簡單,工作可靠。

編碼器以測量方式來分，有直線型編碼器,角度編碼器,旋轉(zhuǎn)編碼器。

如以信號原理來分，有增量型編碼器,型編碼器。

增 量 型 編 碼 器 (旋轉(zhuǎn)型)

工作原理:

   由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。

由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。

編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級，塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。

分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。

編碼器機(jī)械外型—編碼器以轉(zhuǎn)軸類型分，有軸型和軸套型；以外形特征和安裝法蘭分，有同步法蘭,夾緊法蘭,緊湊型;軸套型又有半空型、全空型、大軸徑型。

編碼器軸徑—編碼器軸徑有6毫米*、8毫米、10毫米*、12毫米，軸套型的有8毫米、10毫米、12*毫米、大口徑20—50*毫米，帶*號的是常規(guī)規(guī)格。

機(jī)械轉(zhuǎn)速和電氣轉(zhuǎn)速

編碼器的機(jī)械轉(zhuǎn)速以每分鐘zui大可以旋轉(zhuǎn)多少圈表示—rpm;

編碼器的電氣轉(zhuǎn)速也稱為開關(guān)頻率，是讀取每個脈沖信號的反應(yīng)速度，以每秒多少次表示--Hz

zui大工作速度應(yīng)同時兼顧編碼器的機(jī)械轉(zhuǎn)速、電氣轉(zhuǎn)速以及編碼器后續(xù)接收設(shè)備的開關(guān)頻率。

Nmax=Fmax×60/Z ; N—min-1 ;F—Hz

編碼器的工作溫度和防護(hù)等級

編碼器的zui高zui低工作溫度代表了編碼器內(nèi)部機(jī)械和電子零件的水平，較好的編碼器工作溫度從-40到100℃，事實(shí)上低溫情況下，受限制的是內(nèi)部電子零件和外部的電纜以及密封特性。

防護(hù)等級是指編碼器的防塵、防水性能，以標(biāo)準(zhǔn)IP的兩位數(shù)表示，*位0—6代表防塵，第二位0—7代表防水，IP54是zui低的有限制條件的防塵防水標(biāo)準(zhǔn)，IP67可防水浸。并非在室內(nèi)恒溫條件下工作就不需要防水，因?yàn)榫幋a器在工作和停機(jī)兩種情況下，內(nèi)部空氣會熱脹冷縮，密封不好，在停機(jī)是會有壓縮性水氣進(jìn)入。專業(yè)的編碼器的防護(hù)等級分電氣外殼部分和轉(zhuǎn)軸部分，有不同。轉(zhuǎn)軸部分由于編碼器的旋轉(zhuǎn)要求，往往要略低。

工作電壓、耗電流—工作電壓一般有10—30Vdc和5Vdc±10%兩種，電壓和耗電流決定供電電源的功率。

信號輸出:

信號輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL、HTL）,集電極開路（PNP、NPN）,推拉式多種形式，其中TTL為長線差分驅(qū)動（對稱A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對應(yīng)。

信號連接—編碼器的脈沖信號一般連接計數(shù)器、PLC、計算機(jī)，PLC和計算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關(guān)頻率有低有高。

如單相聯(lián)接，用于單方向計數(shù)，單方向測速。

• B兩相聯(lián)接，用于正反向計數(shù)、判斷正反向和測速。

A、B、Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測量。

A、A-，B、B-，Z、Z-連接，由于帶有對稱負(fù)信號的連接，電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場為0，衰減zui小，抗干擾*，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。

對于TTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達(dá)150米。

對于HTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達(dá)300米。

倍頻技術(shù)

信號二倍頻

  二倍頻信號通過A相和B相的”異或”轉(zhuǎn)換獲得

信號四倍頻

  四倍頻信號通過A信號和B信號的正跳沿及負(fù)跳沿獲得

分辨率與精度—分辨率是指傳感器可以分辨讀數(shù)的zui小單位，而精度是指每個讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)位置的zui大誤差，兩者不是一個概念，精度由碼盤刻線、轉(zhuǎn)軸同心度、材料的溫度特性、電子讀數(shù)的即時等各方面因數(shù)決定。

電子細(xì)分技術(shù)—利用編碼器的正弦波信號的相位變化，由電子設(shè)備在一條刻線上再分出多個位置，此為電子細(xì)分技術(shù)，這樣原來的編碼器分辨刻線可以成倍的增加，但是細(xì)分只是提高了分辨刻線，并沒有改變原來的精度。

內(nèi)插細(xì)分—有一些“高分辨數(shù)”的編碼器是由內(nèi)插的電子細(xì)分以提高每圈的刻線，但是其精度并不高，不能以其提供的高線數(shù)而理解成高精度編碼器。

內(nèi)置電池—有一些編碼器以內(nèi)置電池來避免斷電的信號丟失，也有一些編碼器以單圈是信號，而多圈圈數(shù)信號是內(nèi)置電池與電路用增量計數(shù)的方法來獲得，此為偽型編碼器，其受電池壽命、電池低溫失效、受振電池觸點(diǎn)不良等因數(shù)影響，而大大降低可靠性。

其他主要參數(shù)根據(jù)需要參看樣本：

電纜或插座，zui大傳輸距離，zui大軸負(fù)載，振動，沖擊，啟動力矩，轉(zhuǎn)子瞬間慣性等

增量式編碼器的問題：

增量型編碼器存在零點(diǎn)累計誤差，抗干擾較差，接收設(shè)備的停機(jī)需斷電記憶，開機(jī)應(yīng)找零或參考位等問題，這些問題如選用型編碼器可以解決。

增量型編碼器的一般應(yīng)用:

測速，測轉(zhuǎn)動方向，測移動角度、距離(相對)。