電機(jī)位置編碼器廣泛用于伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人,、機(jī)床,、印刷機(jī)、紡織機(jī)和電梯等工業(yè)電機(jī)控制應(yīng)用,。用接口把這些編碼器連接到您系統(tǒng)的其它部分會(huì)帶來一些棘手的電磁兼容（EMC）問題,。為幫您應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，筆者將以各類電機(jī)位置編碼器及其接口的概述作為本系列的開始,，本系列的其余部分將深入探討如何為每種不同的電機(jī)位置編碼器類型設(shè)計(jì)符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)接口,。

      所需的位置/角度分辨率可根據(jù)工業(yè)驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用而變化，從幾位到25位或超過25位。一些驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用甚至需要角轉(zhuǎn)動(dòng)度數(shù),。從變頻器到位置編碼器的安裝距離會(huì)有所不同,，從很短的幾米（在多軸驅(qū)動(dòng)器中）到100米或100米以上。由于那種長距離,，電接口需經(jīng)過設(shè)計(jì),，以實(shí)現(xiàn)對電磁場、共模電壓,、脈沖噪聲等具有高抗擾性的穩(wěn)健數(shù)據(jù)傳輸,。

圖1展示了幾類適合工業(yè)應(yīng)用的線性或角度位置反饋編碼器。

圖1：位置反饋編碼器及其對應(yīng)接口

      電機(jī)有兩種類型的位置編碼器：增量型位置編碼器和絕對型位置編碼器,。增量型編碼器可提供關(guān)于增量位置或角度變化的信息,。上電后它們不提供絕對位置，但仍然有可能在一次機(jī)械旋轉(zhuǎn)之后通過索引信號獲得,。絕對型編碼器則可始終提供絕對機(jī)械位置,。

      增量型編碼器可顯示三種差分信號：A信號、B信號和Z信號,。A信號和B信號可為增量位置變化編碼,。位置分辨率取決于增量型編碼器的線數(shù)。典型的線數(shù)范圍是每轉(zhuǎn)50至10000線,。Z信號通常每轉(zhuǎn)會(huì)出現(xiàn)一次,，是用來推導(dǎo)出絕對位置的“原點(diǎn)索引（home index）”。

      電機(jī)增量型編碼器接口是具有晶體管-晶體管邏輯（TTL）或高閾值邏輯（HTL）兼容的數(shù)字輸出電平的數(shù)字脈沖串或具有1Vpp或11μApp振幅的模擬正弦/余弦輸出,。具有模擬輸出的編碼器通常被稱為正弦/余弦編碼器,，這類編碼器允許的分辨率比具有TTL/HTL輸出的編碼器允許的分辨率高得多，因?yàn)槟赏ㄟ^使用具有所測正弦和余弦信號的反正切函數(shù)在一個(gè)線數(shù)內(nèi)插入其位置,。這種插值能使分辨率增加16位之多,，可能的總分辨率是25位或更多。所選編碼器的線數(shù)乘以旋轉(zhuǎn)速度得出的積與輸出信號的頻率成比例,。

      電機(jī)絕對型位置反饋編碼器可提供絕對位置（分辨率達(dá)25位或25位以上）,。它們的電接口已從基于模擬與數(shù)字混合協(xié)議的串行接口演變成基于純數(shù)字協(xié)議的串行接口。串行通信的標(biāo)準(zhǔn)通常是供應(yīng)商特定的,，并能通過雙向數(shù)據(jù)傳輸來利用RS-485或RS-422差分信號,。例如，EnDat 2.2不僅可傳輸絕對位置,，而且還允許從該編碼器的內(nèi)存讀出數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入該編碼器的內(nèi)存,。通過后續(xù)電子設(shè)備（通常被稱為EnDat2.2主站）發(fā)送到EnDat2.2編碼器的模式命令，您可選擇被傳輸數(shù)據(jù)的類型 —— 絕對位置,、旋轉(zhuǎn)圈數(shù),、溫度,、更多參數(shù)、診斷數(shù)據(jù),。

      EnDat2.2,、BiSS®和HIPERFACEDSL®等基于純數(shù)字串行協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)能補(bǔ)償傳播延遲并可在線纜長度達(dá)100米的范圍內(nèi)支持通信。純數(shù)字協(xié)議具有恒定的時(shí)鐘頻率,，該頻率不會(huì)隨旋轉(zhuǎn)速度而變化,。對于大多數(shù)協(xié)議，您可選擇時(shí)鐘頻率/波特率以適應(yīng)外部因素（如線纜長度）,。

      具有模擬與數(shù)字混合型通信接口或純數(shù)字通信接口的編碼器通常擁有供應(yīng)商特定的電源電壓范圍,。表1是電機(jī)廣泛使用的編碼器標(biāo)準(zhǔn)的概覽。

表1：位置編碼器接口標(biāo)準(zhǔn)和電源電壓

      當(dāng)用接口把這些編碼器中的任何一個(gè)連接到用于閉環(huán)控制的變頻器時(shí),，該位置接口模塊均包含以下功能塊,，如圖2所示：

      物理模擬或數(shù)字接口。

      符合IEC 61800-3標(biāo)準(zhǔn)的電磁兼容（EMC）,。

      電源,。

      位置解碼和/或數(shù)字協(xié)議主站的信號處理。

圖2：工業(yè)驅(qū)動(dòng)器/變頻器上位置反饋接口模塊的簡化方框圖

      具有RS-485或RS-422接口的增量型數(shù)字HTL/TTL編碼器和絕對型數(shù)字編碼器需要較少的硬件接口工作,，而模擬正弦/余弦編碼器則需要具有雙路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬信號鏈,。您需要設(shè)計(jì)物理接口，以滿足EMC抗擾性要求,，如對靜電放電（ESD）,、電快速瞬變（EFT）突發(fā)和浪涌的抗擾性要求 —— IEC61800-3規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下：

      ESD：電壓為±4kV（直接接觸放電時(shí)）或±8kV（空氣放電時(shí)）。

      EFT：電壓為±2kV,，頻率為5kHz,，通過電容耦合鉗。

      浪涌：電壓為±1kV,，源阻抗為2Ω，通過線纜屏蔽層進(jìn)行耦合,。

      TTL/HTL編碼器需要最少的信號處理工作,，只需一個(gè)方向正交脈沖計(jì)數(shù)器。增量型正弦/余弦編碼器也需要該正交計(jì)數(shù)器,；此外,，還需要進(jìn)行信號處理，以便為插值計(jì)算反正切,?；跀?shù)字串行接口協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)需要較多的信號處理工作，并且通常在現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）上實(shí)施,，最近則更多地在創(chuàng)新型處理器（如Sitara? AM437x,，它能利用可編程實(shí)時(shí)單元子系統(tǒng)和工業(yè)通信子系統(tǒng) (PRU-ICSS) 外設(shè)）上實(shí)施。

      轉(zhuǎn)載請說明來自西安泰富西瑪電機(jī)（西安西瑪電機(jī)集團(tuán)股份有限公司）官方網(wǎng)站：http://gwapww.cn/zixun/dianjibaike200.html

      以上內(nèi)容由西安泰富西瑪電機(jī)（西安西瑪電機(jī)集團(tuán)股份有限公司）網(wǎng)絡(luò)編輯部收集整理發(fā)布，僅為傳播更多電機(jī)行業(yè)相關(guān)資訊及電機(jī)相關(guān)知識,，僅供網(wǎng)友,、用戶、及廣大經(jīng)銷商參考之用,，不代表西安泰富西瑪電機(jī)同意或默認(rèn)以上內(nèi)容的正確性和有效性,。讀者根據(jù)本文內(nèi)容所進(jìn)行的任何商業(yè)行為，西安泰富西瑪電機(jī)不承擔(dān)任何連帶責(zé)任,。如果以上內(nèi)容不實(shí)或侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán),，請及時(shí)與我們聯(lián)系，西安泰富西瑪電機(jī)網(wǎng)絡(luò)部將及時(shí)予以修正或刪除相關(guān)信息,。