TWK电光学编码器CRD58-4096R4096C2Z01工作原理

  TWK电光学编码器CRD58-4096R4096C2Z01工作原理详解

一、核心工作原理

TWK CRD58-4096R4096C2Z01编码器采用光电转换原理，通过光栅盘（码盘）与光电检测装置的协同作用，将机械轴的旋转运动转换为电信号。具体流程如下：

码盘结构

增量式编码器：码盘表面刻有等间距的同心环状透光刻线（光栅），每转一圈产生固定数量的脉冲信号。

绝对式编码器：码盘采用的编码图案（如格雷码），每个位置对应的二进制编码，确保断电后仍能保留位置信息。

本型号特性：结合增量式与绝对式设计，单圈分辨率达4096脉冲/转（16位），多圈计数范围达4096圈，总分辨率高达16,777,216脉冲。

光电检测过程

光源：LED发出恒定波长的光（通常为红外光）。

光信号调制：码盘旋转时，透光与不透光区域交替遮挡光线，形成明暗变化的图案。

光电转换：光敏二极管等探测器将光信号转换为电平信号（高电平为透光，低电平为遮挡）。

信号处理：模拟信号经放大、整形后，转换为数字电平信号输出。

输出信号

增量式输出：

A/B相脉冲：两相正交信号（相位差90°），用于判断旋转方向（A相超前B相为正转，反之则为反转）。

Z相脉冲：每转一圈输出一个基准点信号，用于定位校准。

绝对式输出：直接输出多位的并行或串行数字编码（如SSI、BiSS、PROFIBUS），无需寻零即可获取绝对位置。

二、多圈计数实现

该编码器支持多圈计数功能，通过机械或电子方式扩展单圈分辨率：

机械式多圈编码器

齿轮传动系统：采用多级齿轮减速（如10:1、16:1），将主轴旋转分解为多级齿轮的转动。

编码盘记录：每级齿轮附有独立编码盘，记录圈数信息。

数据合成：通过公式（如 N 

总=N 1+R 1?N 2+R 1R 2?N 3）合成总圈数，其中 R i为各级减速比。

示例：三级齿轮减速（16×16×16）可实现4096圈记录，总测量范围达134,217,728个位置点。

电子式多圈编码器

存储芯片：在单圈绝对式编码器基础上，增加存储芯片记录圈数数据。

断电维持：通过电池供电维持数据，重新上电后读取存储数据计算总圈数。

优势：无需机械传动，体积更小，但依赖电池续航。

三、技术特性

精度与分辨率

单圈分辨率：4096脉冲/转（16位）。

多圈计数：4096圈，总分辨率达16,777,216脉冲。

倍频技术：通过四倍频电路将分辨率提升至4倍（如4096线码盘可输出16,384脉冲/转）。

输出与接口

信号类型：支持差分信号输出（RS422），抗干扰能力强。

接口协议：PROFIBUS、同步串行输出、并行输出。

方向判断：A/B相脉冲相位差90°，可精准识别正反转。

环境适应性

防护等级：IP67，防尘防水，适用于恶劣工业环境。

温度范围：-40°C至+85°C，适应温度。

抗干扰：10V/m强磁场下信号完整度＞99.99%。

四、应用场景

工业自动化

数控机床：刀具位置闭环控制，实现高精度加工。

包装机械：物料精准输送与定位，提升生产效率。

机器人：关节角度反馈，确保精确运动控制。

重工业

冶金设备：热轧/冷轧过程中的厚度精度管理。

起重机：吊臂角度监测，保障作业安全。

港口机械：集装箱定位与搬运控制。

能源系统

风力发电机：偏航角度校准，确保稳定发电。

测试与测量：天线定位、测速反馈、模拟器运动控制。