編碼器信號轉換模塊應用介紹

編碼器信號轉換模塊就是將PLC，計數器、高速數字開關，馬達控制系統輸入輸出信號轉換為與傳感器、伺服、編碼器、光柵尺等接口匹配的接口類型，實現工業控制設備之間的可靠工作。

1、什么是編碼器？

編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數據進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。

增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。

2、編碼器信號輸出類型

一般情況下，從編碼器的光電檢測器件獲取的信號電平較低，波形也不規則，不能直接用于控制、信號處理和遠距離傳輸，所以在編碼器內還需要對信號進行放大、整形等處理。經過處理的輸出信號一般近似于正弦波（電流或電壓），或矩形波(TTL、HTL)，因為矩形波輸出信號容易進行數字處理，所以在控制系統中應用比較廣泛。   

增量式光電編碼器的信號輸出有集電極開路輸出、電壓輸出、線驅動輸出和推挽式輸出等多種信號形式。

3、為什么需要轉換編碼器信號

在應用PLC高速計數器時往往會碰到，計數器與輸入計數脈沖信號的脈沖電平不匹配、旋轉編碼器、光柵尺數據輸出是TTL電平，而PLC高速計數器卻要求接受的是0 - 24v傳輸脈沖信號、有的編碼器為了提高編碼器的可靠性，提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 對稱反相計數脈沖或者提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 對稱反向的正弦矢量信號，但PLC高速計數器接收的計數脈沖是單相脈沖。使用者沒有選用合適的接口而放棄了其中一相（是為提高系統抗干擾能力而提供的雙相計數脈沖）進行計數。

編碼器應用舉例

又如在應用旋轉編碼器、光柵尺的場合非單方向勻速運動，其運動速度是時快時慢、時動時靜止、時正時反的不確定性、或者在運動速度非常低的場合，如果接口沒有匹配處理好是非常容易發生計數誤差的、還有脈沖數據傳輸距離稍長些，脈沖傳輸過程中會產生脈沖波形奇變。

有許多應用場合雖然計數脈沖頻率不高，而忽略了PLC高速脈沖計數器對計數脈沖的沿口是有速率要求（脈沖形成的上升、下降沿口響應速度要陡峭），尤其是在應用線數比較高的編碼器在低速運行時，由于機械運動必然產生細微斗動或者編碼器前級安有變速齒輪，就很容易會引起編碼脈沖前后沿口上出現鋸齒口。還有長期機械運動產生磨損，使間隙變大也會引起編碼脈沖前后沿口上出現鋸齒口。

在工業現場的干擾是錯綜復雜的，由來自控制現場如電動機的啟動停止、大電流接觸器的切換、可控硅的調相干擾、電弧電脈沖、電磁波等等復雜的干擾群，那縱向和橫向電磁干擾是羅列不完。問題最終綜合反映在計數脈沖上，產生了寄生毛刺信號或寄生干擾脈沖，寄生毛刺脈沖又沒有得到有效的遏止整形。所以必然會導致PLC高速計數器的計數精度不穩定、不可靠、產生累計誤差、經常會碰到偶發性的計數出錯等一系列問題。

所以許多部件在實驗室做模擬試驗時是完好無誤的，而一旦到了工業現場卻出現種種不正常的現象。這往往是因為忽略了系統設計的整體概念，各個系統與系統之間的不匹配所產生的系統性干擾問題。它直接影響到了PLC控制精度，使得原本為了提高控制精度而設置的功能，卻發揮不了本該提高精度的效果。即理論設計精度與實際得到的效果差距甚遠。有時誤認為PLC高速計數器質量有問題、編碼器有故障。且沒有找到問題的真跡源頭在哪里無從著手，沒有采取有效克服措施或者沒有找到有效的克服干擾的方法。

4、編碼器信號轉換模塊設計

為此我們針對這些在國內電氣系統、工業自動化控制系統普遍存在而又常見的有共性的技術問題，專門精心比照分析，研究了許多國外引進的大系統集成項目，自動化控制程度比較高的比較經典的控制系統時。發現有許多常被我們設計師所忽略的細節，往往認為是“多余”的或者是認為可以“節省”開銷的部件，似乎那些接口件去掉照樣可以工作。常常是在設計時從成本角度考慮被“精簡”掉了。

對那些可“精簡多余”接口部件進行分析研究后方知它在構成系統整體時存在的必要性，和選好的匹配接口對系統長期運行的重要性。尤其是精確度要求比較高的機械電氣合一的數控項目中尤為重要。為此我們引進了先進而又成熟的技術，吸收消化了許多細節的處理方法。研發生產的SYN5006型電機編碼器脈沖分配器，SYN5007A型差分轉集電極模塊和集電極轉差分模塊，具有多種輸出方式，滿足國內外所有形式的PLC控制器的要求。

在許多PLC數控系統上，尤其是在那些問題系統上，在老系統進行數控改造項目上應用得到了驗證。使控制精度有非常顯著提高，使理論設計精度與實際得到的效果完全吻合。的確是“多”而不“余”，著實能解決問題，起到事半功倍立竿見影的效果。

目前使用的光電旋轉編碼器與光柵尺的輸出信號一般有兩種形式，一是相位角相差90度的2路方波信號，二是相位依次相差90度的4路正弦信號。這些信號的空間位置周期為W。針對輸出方波信號的光柵進行計數，而對于輸出正弦波信號的光柵，經過整形可變為方波信號輸出進行計數。就可以檢測。輸出方波的旋轉編碼器、光柵尺有A相、B相和Z相三個電信號，A相信號為主信號，B相為副信號，兩個信號周期相同，均為W，相位差90度。Z信號可以作為較準信號以消除累積誤差。隨著控制精度的要求提高，自動化控制的越來越普及。自然PLC應用得也就越來越廣泛，因此對不同性能功能組件間的連接也提出了更高的接口要求。

5、編碼器信號轉換器介紹

SYN5006型電機同步編碼脈沖分配器是一款編碼信號脈沖信號轉換設備，將1路NPN或者HTL/TTL/422差分編碼脈沖輸入轉換成1-14路HTL/TTL/422差分編碼脈沖信號輸出，實現編碼脈沖信號的同步轉換，向用戶提供多路路可以遠距離傳輸的脈沖信號，供電電壓從5v-30v，任意供電，信號輸出電平也是5v-30v。

SYN5007A型差分轉集電極開漏輸出模塊1組5V-30v差分編碼脈沖A+,A-,B+.B-, C+,C-,D+.D-,輸入轉換成1組5V-30v NPN編碼脈沖信號A+ ,B+. C+, D+輸出，實現差分轉集電極功能，完美匹配標準的PLC的A,B和C,D相高速計數信號，實現精準工業控制。

SYN5007B型集電極轉差分模塊是將1組5V-30v NPN（可選PNP）編碼脈沖信號A,B輸入轉換為1組5V-30v差分編碼脈沖A+,A-,B+.B-輸出(可選多組輸出)，滿足控制器（伺服）所需的差分脈沖信號，實現可靠工業控制功能。

5、編碼器信號轉換器應用現狀

西安同步電子科技有限公司生產的編碼器信號轉換器現已廣泛的應用到許多不同類型PLC上。電機編碼器脈沖分配器可以應用于包括微處理器系統TTL與PLC之間數據高速傳輸轉換接口、電動機數字光電編碼器、光柵尺與PLC控制器之間轉換接口、變頻器脈沖信號與PLC控制器之間的信號傳輸、數據輸入/輸出轉換接口、微處理器系統和計算機外設接口、還特別適用于電機控制應用等領域。

尤其是能克服工控系統復雜的現場環境下的強干擾，將強電傳動執行機構和遠程PLC控制網絡系統之間電氣隔離，排除強電場、強磁場等電氣干擾。

西安同步電子科技有限公司是專業從事編碼器信號轉換模塊的生產研發高科技公司，公司擁有一套自動化生產線，數十名大學的科研人員，經過多年努力，編碼器信號轉換模塊不斷更新換代，目前完全可以與國外設備相媲美，并可以完全替代，是性價比高的轉換模塊。