TWK電光學編碼器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，通過光柵盤（碼盤）與光電檢測裝置的協(xié)同作用，將機械軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為電信號。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。

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

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

光電檢測過程

光源：LED發(fā)出恒定波長的光（通常為紅外光）。

光信號調(diào)制：碼盤旋轉(zhuǎn)時，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：光敏二極管等探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電平信號（高電平為透光，低電平為遮擋）。

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

輸出信號

增量式輸出：

A/B相脈沖：兩相正交信號（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)一圈輸出一個基準點信號，用于定位校準。

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

二、多圈計數(shù)實現(xiàn)

該編碼器支持多圈計數(shù)功能，通過機械或電子方式擴展單圈分辨率：

機械式多圈編碼器

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

編碼盤記錄：每級齒輪附有獨立編碼盤，記錄圈數(shù)信息。

數(shù)據(jù)合成：通過公式（如 N 

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

示例：三級齒輪減速（16×16×16）可實現(xiàn)4096圈記錄，總測量范圍達134,217,728個位置點。

電子式多圈編碼器

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

斷電維持：通過電池供電維持數(shù)據(jù)，重新上電后讀取存儲數(shù)據(jù)計算總?cè)?shù)。

優(yōu)勢：無需機械傳動，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）。

多圈計數(shù)：4096圈，總分辨率達16,777,216脈沖。

倍頻技術(shù)：通過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

信號類型：支持差分信號輸出（RS422），抗干擾能力強。

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°，可精準識別正反轉(zhuǎn)。

環(huán)境適應(yīng)性

防護等級：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強磁場下信號完整度＞99.99%。

四、應(yīng)用場景

工業(yè)自動化

數(shù)控機床：刀具位置閉環(huán)控制，實現(xiàn)高精度加工。

包裝機械：物料精準輸送與定位，提升生產(chǎn)效率。

機器人：關(guān)節(jié)角度反饋，確保精確運動控制。

重工業(yè)

冶金設(shè)備：熱軋/冷軋過程中的厚度精度管理。

起重機：吊臂角度監(jiān)測，保障作業(yè)安全。

港口機械：集裝箱定位與搬運控制。

能源系統(tǒng)

風力發(fā)電機：偏航角度校準，確保穩(wěn)定發(fā)電。

測試與測量：天線定位、測速反饋、模擬器運動控制。