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為您分享一下德國(guó)KUBLER編碼器8.5853系列信號(hào)的連接

　　1、信號(hào)的匹配形式

　　KUBLER增量編碼器的連接，首先最重要的是清楚庫(kù)伯勒編碼器的信號(hào)輸出形式與接收設(shè)備的匹配問(wèn)題。選KUBLER編碼器或選接收設(shè)備一定要兩者信號(hào)形式的匹配。KUBLER增量編碼器的信號(hào)輸出從波形上看，分正余弦輸出（sin/cos）與方波輸出兩種。

　　（1）正余弦輸出（sin/cos）的信號(hào)是模擬量變化的信號(hào)周期，又分電壓輸出Vpp和電流輸出uApp，這兩種輸出一般PLC都沒(méi)有接口，大部分是連接專用的運(yùn)動(dòng)控制卡，其內(nèi)部可做細(xì)分而獲得更高的分辨率和動(dòng)態(tài)特性，也有連接專用的細(xì)分盒再細(xì)分后輸出方波的，選型時(shí)搞清楚是電壓輸出還是電流輸出（現(xiàn)在大部分是電壓輸出了）。

　　（2）方波輸出的也有分集電極開(kāi)路輸出（Open Collector）、電壓輸出（Voltage）、差分長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)（Line Driver）、推挽式輸出（Totem Pole）等。

　　A、集電極開(kāi)路輸出，這種輸出方式通過(guò)使用KUBLER編碼器輸出側(cè)的三極管，將三極管的發(fā)射極引出端子連接至0V，斷開(kāi)集電極與+Vcc的端子并把集電極作為輸出端。在KUBLER編碼器供電電壓和信號(hào)接受裝置的電壓不一致的情況下，建議使用這種類型的輸出電路。三極管的極性分NPN與PNP，后接收設(shè)備選型要匹配不可選錯(cuò)，這種輸出電路簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但選型面窄，傳遞距離根據(jù)放大管有遠(yuǎn)有近，但總體傳遞距離不遠(yuǎn)，且保護(hù)不夠，較易損壞，大部分用在單機(jī)設(shè)備上而不是工程項(xiàng)目中。這種輸出的電壓依據(jù)供電，有5-12V輸出和12-24V輸出，這也要搞清楚才能確保信號(hào)的連接。

　　B、電壓輸出，這種輸出方式通過(guò)使用編碼器輸出側(cè)的三極管，將三極管的發(fā)射極引出端子連接至0V，集電子與+Vcc和負(fù)載之間增加一個(gè)電阻相連，并作為輸出端。在編碼器供電電壓和信號(hào)接受裝置的電壓一致的情況下，建議使用這種類型的輸出電路。這是針對(duì)是PNP或NPN形式的接收設(shè)備的一種權(quán)宜，便于兩者都可以連接，但現(xiàn)在這種電壓接口往往已經(jīng)做在了經(jīng)濟(jì)型PLC上了，如果是那樣的PLC，還是應(yīng)該直接選集電極開(kāi)路輸出的，或電壓型的極性相當(dāng)?shù)木幋a器，因?yàn)槿绻x電壓輸出型的編碼器PNP+電壓的，而連接的PLC是NPN+電壓的，就會(huì)有漏電流而產(chǎn)生錯(cuò)誤。

　　C、差分長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)（有的歐洲的編碼器用TTL來(lái)表示，是相對(duì)于后面介紹的HTL的），這種輸出方式將線驅(qū)動(dòng)專用IC芯片（差分放大電路）用于編碼器輸出電路，由于它具有高速響應(yīng)和良好的抗噪聲性能，使得線驅(qū)動(dòng)輸出適宜長(zhǎng)距離傳輸。大部分是5V，提供A+、B+、Z+及其180度反相的A-、B-、Z-，讀取時(shí)，以A+與A-的差分值讀取，對(duì)于共摸干擾有抑制作用，傳遞距離較遠(yuǎn)，由于抗干擾能力較強(qiáng)，一般傳輸距離是100米，在運(yùn)動(dòng)控制（數(shù)控機(jī)床）中用得較多。

　　D、推挽式放大（有的歐洲的編碼器用HTL表示），這種輸出方式由上下一組NPN+PNP型的三極管組成，當(dāng)其中一個(gè)三極管導(dǎo)通時(shí)，另外一個(gè)三極管則關(guān)斷。電流通過(guò)輸出側(cè)的兩個(gè)三極管向兩個(gè)方向流入，并始終輸出電流。因此它阻抗低，而且不太受噪聲和變形波的影響。根據(jù)供電，輸出有10-30V，對(duì)于接收設(shè)備的兼容性強(qiáng)，信號(hào)強(qiáng)而穩(wěn)定，如果再有與差分長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)一樣有反相信號(hào)的話，因信號(hào)電壓高，傳遞最遠(yuǎn)，差分傳遞及接收，抗干擾最好，工程項(xiàng)目或大型設(shè)備中，推挽式輸出，而在較遠(yuǎn)傳遞或大變頻電機(jī)工況下，又要選具有反相輸出的推挽式輸出編碼器，，傳輸距離可達(dá)300-400米（例如ABB變頻控制器，就有這樣的接口：A+/A-,B+/B-,Z+/Z-）。

　　其余的信號(hào)形式可能不在主流，不介紹了。

　　2、工作轉(zhuǎn)速與電子開(kāi)關(guān)頻率和分辨率的關(guān)系

　　在KUBLER增量型編碼器的選型中，還有個(gè)重要的問(wèn)題就是開(kāi)關(guān)頻率問(wèn)題，無(wú)論是編碼器還是接收設(shè)備，這都是一個(gè)重要的參數(shù)。

　　前面介紹了，增量編碼器碼盤是由很多光柵刻線組成的，有兩個(gè)（或4個(gè)的）光眼讀取A,B信號(hào)的，刻線的密度決定了這個(gè)增量型編碼器的分辨率，而編碼器讀取并輸出這個(gè)刻線的頻率稱為電子開(kāi)關(guān)頻率，由于受光學(xué)器件與電子放大器件的限制，對(duì)于每個(gè)增量型編碼器，這個(gè)頻率fmax是有上限的。就好比火車，啟動(dòng)時(shí)慢慢開(kāi)，我們還能辨別車窗內(nèi)的旅客，開(kāi)得快了，我們只能看到一節(jié)節(jié)車皮了。

　　顯然，這個(gè)限制同時(shí)與分辨率（刻線的密度）、轉(zhuǎn)速（刻線的變化速度）有關(guān)。

 KUBLER編碼器參數(shù)給出的最大電子開(kāi)關(guān)頻率，由此可以計(jì)算出在選不同的分辨率下，可以得到的最大工作轉(zhuǎn)速，注意，一般編碼器也有一個(gè)最大機(jī)械轉(zhuǎn)速參數(shù)，那是指編碼器的軸承等機(jī)械可以承受的轉(zhuǎn)速。

在接收設(shè)備端，同樣由于受電子器件的限制，有一個(gè)頻率上限問(wèn)題，這就是大家經(jīng)常提到的普通計(jì)數(shù)模塊與高速計(jì)數(shù)模塊問(wèn)題，以提供的公式，計(jì)算出接收設(shè)備所需要的電子頻率，正確選型，以確保信號(hào)讀取的準(zhǔn)確。特別需要說(shuō)明的是，并不是接收設(shè)備的開(kāi)關(guān)頻率越高越好，頻率越高，接收設(shè)備對(duì)信號(hào)的頻寬開(kāi)的門就越大，抗干擾問(wèn)題就越嚴(yán)重了，我曾經(jīng)接到一個(gè)用戶的電話，在汽車廠的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，接收的運(yùn)動(dòng)控制卡的接收頻率是1MHz，其現(xiàn)場(chǎng)的抗干擾問(wèn)題就困惑了他很長(zhǎng)時(shí)間。

絕對(duì)值編碼器的開(kāi)關(guān)頻率與增量值編碼器的開(kāi)關(guān)頻率的不同：

絕對(duì)值編碼器也有開(kāi)關(guān)頻率參數(shù)（或稱響應(yīng)頻率），包括其接收設(shè)備，絕對(duì)值編碼器也有工作轉(zhuǎn)速參數(shù)，但是，絕對(duì)值編碼器的開(kāi)關(guān)頻率與增量型編碼器的開(kāi)關(guān)頻率在理解的概念上有根本的不同！增量值編碼器轉(zhuǎn)速高于最高工作轉(zhuǎn)速，超出頻率，信號(hào)就會(huì)丟失，而產(chǎn)生不可恢復(fù)的錯(cuò)誤，須重新找參考點(diǎn)。而絕對(duì)值編碼器的轉(zhuǎn)速如高于可讀取的最高轉(zhuǎn)速，信號(hào)讀取只是當(dāng)前的精度性錯(cuò)誤，（編碼器低位的分辨率最高的碼道幾位不準(zhǔn)確，其高位的碼道刻線密度不高，讀取不受影響），等轉(zhuǎn)速下來(lái)，其自動(dòng)恢復(fù)，不需要再找參考點(diǎn)；同時(shí)絕對(duì)值編碼器的信號(hào)輸出頻率是其固有的刷新頻率，與轉(zhuǎn)速的快慢無(wú)關(guān)，這是與增量值編碼器有根本不同的，這是絕對(duì)值編碼器又一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。所以，絕對(duì)值編碼器可用于短時(shí)間的高速狀態(tài)。

3、庫(kù)伯勒編碼器增量信號(hào)A，B，Z，R，C，D，U，V，W

大部分的接收設(shè)備只接收AB信號(hào)，而沒(méi)有接收Z(yǔ)信號(hào)的口，很多人不熟悉這個(gè)Z怎么用。Z信號(hào)是增量編碼器上除了A,B信號(hào)以外，另外的一個(gè)信號(hào)，每轉(zhuǎn)就一個(gè)，脈沖寬度相當(dāng)于AB相信號(hào)的脈沖寬度，（各廠家有不同的）有規(guī)定其上升沿對(duì)齊A相一個(gè)脈沖周期的哪個(gè)位置。這樣，Z信號(hào)在一個(gè)轉(zhuǎn)圈內(nèi)位置是“絕對(duì)"的零位，通過(guò)讀取Z信號(hào)，可以在一個(gè)轉(zhuǎn)圈內(nèi)修正增量信號(hào)因丟脈沖而產(chǎn)生的計(jì)數(shù)誤差，如果是很多圈工作，可以在每圈作為參考信號(hào)修正。

這種方法在光柵尺與角度編碼器中更加重要，在光柵尺和角度編碼器上，這種信號(hào)叫參考信號(hào)“R"（有的為I），光柵尺有每隔一段位置一個(gè)R信號(hào)，而角度編碼器是每隔幾十度一個(gè)R信號(hào)（如20度），每隔一段距離（角度）的位置就可以修正參考。

除了Z信號(hào)與R信號(hào)，還有C,D信號(hào)，（歐系）有的增量編碼器提供了CD信號(hào)，這種信號(hào)是每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)周期的SinCos正余弦信號(hào)，這是單圈的絕對(duì)位置模擬量相位輸出，因其位置絕對(duì)，不受停電影響，可以判別交流伺服電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的磁極位置，或通過(guò)電路作為單圈絕對(duì)值編碼器使用，與增量的AB信號(hào)配合，稱為混合式絕對(duì)編碼器，如德國(guó)海德漢的就有這種編碼器，目前在國(guó)內(nèi)電梯上用的最多了。

系的增量編碼器用于交流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)磁極位置判斷的，是用了另外一種方法，就是U,V,W信號(hào)，每個(gè)信號(hào)位置相差120度，一圈一個(gè)（或兩個(gè)）方波脈沖周期，這種信號(hào)盡管分辨率低，但也是“絕對(duì)"的，不受停電影響，其有時(shí)也稱為“混合式絕對(duì)值"，這種混合式接收電路要比歐系的簡(jiǎn)單，但顯然其絕對(duì)的分辨率和作用要遠(yuǎn)比歐系的差了。