TWK電光學(xué)編碼器CRD58-4096R4096C2Z01工作原理詳解

一、核心工作原理

TWK CRD58-4096R4096C2Z01編碼器采用光電轉(zhuǎn)換原理，通過(guò)光柵盤（碼盤）與光電檢測(cè)裝置的協(xié)同作用，將機(jī)械軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。具體流程如下：

碼盤結(jié)構(gòu)

增量式編碼器：碼盤表面刻有等間距的同心環(huán)狀透光刻線（光柵），每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生固定數(shù)量的脈沖信號(hào)。

絕對(duì)式編碼器：碼盤采用的編碼圖案（如格雷碼），每個(gè)位置對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼，確保斷電后仍能保留位置信息。

本型號(hào)特性：結(jié)合增量式與絕對(duì)式設(shè)計(jì)，單圈分辨率達(dá)4096脈沖/轉(zhuǎn)（16位），多圈計(jì)數(shù)范圍達(dá)4096圈，總分辨率高達(dá)16,777,216脈沖。

光電檢測(cè)過(guò)程

光源：LED發(fā)出恒定波長(zhǎng)的光（通常為紅外光）。

光信號(hào)調(diào)制：碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，透光與不透光區(qū)域交替遮擋光線，形成明暗變化的圖案。

光電轉(zhuǎn)換：光敏二極管等探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)（高電平為透光，低電平為遮擋）。

信號(hào)處理：模擬信號(hào)經(jīng)放大、整形后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字電平信號(hào)輸出。

輸出信號(hào)

增量式輸出：

A/B相脈沖：兩相正交信號(hào)（相位差90°），用于判斷旋轉(zhuǎn)方向（A相超前B相為正轉(zhuǎn)，反之則為反轉(zhuǎn)）。

Z相脈沖：每轉(zhuǎn)一圈輸出一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)信號(hào)，用于定位校準(zhǔn)。

絕對(duì)式輸出：直接輸出多位的并行或串行數(shù)字編碼（如SSI、BiSS、PROFIBUS），無(wú)需尋零即可獲取絕對(duì)位置。

二、多圈計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)

該編碼器支持多圈計(jì)數(shù)功能，通過(guò)機(jī)械或電子方式擴(kuò)展單圈分辨率：

機(jī)械式多圈編碼器

齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)：采用多級(jí)齒輪減速（如10:1、16:1），將主軸旋轉(zhuǎn)分解為多級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。

編碼盤記錄：每級(jí)齒輪附有獨(dú)立編碼盤，記錄圈數(shù)信息。

數(shù)據(jù)合成：通過(guò)公式（如 N 

總=N 1+R 1?N 2+R 1R 2?N 3）合成總?cè)?shù)，其中 R i為各級(jí)減速比。

示例：三級(jí)齒輪減速（16×16×16）可實(shí)現(xiàn)4096圈記錄，總測(cè)量范圍達(dá)134,217,728個(gè)位置點(diǎn)。

電子式多圈編碼器

存儲(chǔ)芯片：在單圈絕對(duì)式編碼器基礎(chǔ)上，增加存儲(chǔ)芯片記錄圈數(shù)數(shù)據(jù)。

斷電維持：通過(guò)電池供電維持?jǐn)?shù)據(jù)，重新上電后讀取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算總?cè)?shù)。

優(yōu)勢(shì)：無(wú)需機(jī)械傳動(dòng)，體積更小，但依賴電池續(xù)航。

三、技術(shù)特性

精度與分辨率

單圈分辨率：4096脈沖/轉(zhuǎn)（16位）。

多圈計(jì)數(shù)：4096圈，總分辨率達(dá)16,777,216脈沖。

倍頻技術(shù)：通過(guò)四倍頻電路將分辨率提升至4倍（如4096線碼盤可輸出16,384脈沖/轉(zhuǎn)）。

輸出與接口

信號(hào)類型：支持差分信號(hào)輸出（RS422），抗干擾能力強(qiáng)。

接口協(xié)議：PROFIBUS、同步串行輸出、并行輸出。

方向判斷：A/B相脈沖相位差90°，可精準(zhǔn)識(shí)別正反轉(zhuǎn)。

環(huán)境適應(yīng)性

防護(hù)等級(jí)：IP67，防塵防水，適用于惡劣工業(yè)環(huán)境。

溫度范圍：-40°C至+85°C，適應(yīng)溫度。

抗干擾：10V/m強(qiáng)磁場(chǎng)下信號(hào)完整度＞99.99%。

四、應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)自動(dòng)化

數(shù)控機(jī)床：刀具位置閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)高精度加工。

包裝機(jī)械：物料精準(zhǔn)輸送與定位，提升生產(chǎn)效率。

機(jī)器人：關(guān)節(jié)角度反饋，確保精確運(yùn)動(dòng)控制。

重工業(yè)

冶金設(shè)備：熱軋/冷軋過(guò)程中的厚度精度管理。

起重機(jī)：吊臂角度監(jiān)測(cè)，保障作業(yè)安全。

港口機(jī)械：集裝箱定位與搬運(yùn)控制。

能源系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)：偏航角度校準(zhǔn)，確保穩(wěn)定發(fā)電。

測(cè)試與測(cè)量：天線定位、測(cè)速反饋、模擬器運(yùn)動(dòng)控制。