编码器信号转换模块应用介绍

编码器信号转换模块就是将PLC，计数器、高速数字开关，马达控制系统输入输出信号转换为与传感器、伺服、编码器、光栅尺等接口匹配的接口类型，实现工业控制设备之间的可靠工作。

1、什么是编码器？

编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

2、编码器信号输出类型

一般情况下，从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低，波形也不规则，不能直接用于控制、信号处理和远距离传输，所以在编码器内还需要对信号进行放大、整形等处理。经过处理的输出信号一般近似于正弦波（电流或电压），或矩形波(TTL、HTL)，因为矩形波输出信号容易进行数字处理，所以在控制系统中应用比较广泛。   

增量式光电编码器的信号输出有集电极开路输出、电压输出、线驱动输出和推挽式输出等多种信号形式。

3、为什么需要转换编码器信号

在应用PLC高速计数器时往往会碰到，计数器与输入计数脉冲信号的脉冲电平不匹配、旋转编码器、光栅尺数据输出是TTL电平，而PLC高速计数器却要求接受的是0 - 24v传输脉冲信号、有的编码器为了提高编码器的可靠性，提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 对称反相计数脉冲或者提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 对称反向的正弦矢量信号，但PLC高速计数器接收的计数脉冲是单相脉冲。使用者没有选用合适的接口而放弃了其中一相（是为提高系统抗干扰能力而提供的双相计数脉冲）进行计数。

编码器应用举例

又如在应用旋转编码器、光栅尺的场合非单方向匀速运动，其运动速度是时快时慢、时动时静止、时正时反的不确定性、或者在运动速度非常低的场合，如果接口没有匹配处理好是非常容易发生计数误差的、还有脉冲数据传输距离稍长些，脉冲传输过程中会产生脉冲波形奇变。

有许多应用场合虽然计数脉冲频率不高，而忽略了PLC高速脉冲计数器对计数脉冲的沿口是有速率要求（脉冲形成的上升、下降沿口响应速度要陡峭），尤其是在应用线数比较高的编码器在低速运行时，由于机械运动必然产生细微斗动或者编码器前级安有变速齿轮，就很容易会引起编码脉冲前后沿口上出现锯齿口。还有长期机械运动产生磨损，使间隙变大也会引起编码脉冲前后沿口上出现锯齿口。

在工业现场的干扰是错综复杂的，由来自控制现场如电动机的启动停止、大电流接触器的切换、可控硅的调相干扰、电弧电脉冲、电磁波等等复杂的干扰群，那纵向和横向电磁干扰是罗列不完。问题最终综合反映在计数脉冲上，产生了寄生毛刺信号或寄生干扰脉冲，寄生毛刺脉冲又没有得到有效的遏止整形。所以必然会导致PLC高速计数器的计数精度不稳定、不可靠、产生累计误差、经常会碰到偶发性的计数出错等一系列问题。

所以许多部件在实验室做模拟试验时是完好无误的，而一旦到了工业现场却出现种种不正常的现象。这往往是因为忽略了系统设计的整体概念，各个系统与系统之间的不匹配所产生的系统性干扰问题。它直接影响到了PLC控制精度，使得原本为了提高控制精度而设置的功能，却发挥不了本该提高精度的效果。即理论设计精度与实际得到的效果差距甚远。有时误认为PLC高速计数器质量有问题、编码器有故障。且没有找到问题的真迹源头在哪里无从着手，没有采取有效克服措施或者没有找到有效的克服干扰的方法。

4、编码器信号转换模块设计

为此我们针对这些在国内电气系统、工业自动化控制系统普遍存在而又常见的有共性的技术问题，专门精心比照分析，研究了许多国外引进的大系统集成项目，自动化控制程度比较高的比较经典的控制系统时。发现有许多常被我们设计师所忽略的细节，往往认为是“多余”的或者是认为可以“节省”开销的部件，似乎那些接口件去掉照样可以工作。常常是在设计时从成本角度考虑被“精简”掉了。

对那些可“精简多余”接口部件进行分析研究后方知它在构成系统整体时存在的必要性，和选好的匹配接口对系统长期运行的重要性。尤其是精确度要求比较高的机械电气合一的数控项目中尤为重要。为此我们引进了先进而又成熟的技术，吸收消化了许多细节的处理方法。研发生产的SYN5006型电机编码器脉冲分配器，SYN5007A型差分转集电极模块和集电极转差分模块，具有多种输出方式，满足国内外所有形式的PLC控制器的要求。

在许多PLC数控系统上，尤其是在那些问题系统上，在老系统进行数控改造项目上应用得到了验证。使控制精度有非常显著提高，使理论设计精度与实际得到的效果完全吻合。的确是“多”而不“余”，着实能解决问题，起到事半功倍立竿见影的效果。

目前使用的光电旋转编码器与光栅尺的输出信号一般有两种形式，一是相位角相差90度的2路方波信号，二是相位依次相差90度的4路正弦信号。这些信号的空间位置周期为W。针对输出方波信号的光栅进行计数，而对于输出正弦波信号的光栅，经过整形可变为方波信号输出进行计数。就可以检测。输出方波的旋转编码器、光栅尺有A相、B相和Z相三个电信号，A相信号为主信号，B相为副信号，两个信号周期相同，均为W，相位差90度。Z信号可以作为较准信号以消除累积误差。随着控制精度的要求提高，自动化控制的越来越普及。自然PLC应用得也就越来越广泛，因此对不同性能功能组件间的连接也提出了更高的接口要求。

5、编码器信号转换器介绍

SYN5006型电机同步编码脉冲分配器是一款编码信号脉冲信号转换设备，将1路NPN或者HTL/TTL/422差分编码脉冲输入转换成1-14路HTL/TTL/422差分编码脉冲信号输出，实现编码脉冲信号的同步转换，向用户提供多路路可以远距离传输的脉冲信号，供电电压从5v-30v，任意供电，信号输出电平也是5v-30v。

SYN5007A型差分转集电极开漏输出模块1组5V-30v差分编码脉冲A+,A-,B+.B-, C+,C-,D+.D-,输入转换成1组5V-30v NPN编码脉冲信号A+ ,B+. C+, D+输出，实现差分转集电极功能，完美匹配标准的PLC的A,B和C,D相高速计数信号，实现精准工业控制。

SYN5007B型集电极转差分模块是将1组5V-30v NPN（可选PNP）编码脉冲信号A,B输入转换为1组5V-30v差分编码脉冲A+,A-,B+.B-输出(可选多组输出)，满足控制器（伺服）所需的差分脉冲信号，实现可靠工业控制功能。

5、编码器信号转换器应用现状

西安同步电子科技有限公司生产的编码器信号转换器现已广泛的应用到许多不同类型PLC上。电机编码器脉冲分配器可以应用于包括微处理器系统TTL与PLC之间数据高速传输转换接口、电动机数字光电编码器、光栅尺与PLC控制器之间转换接口、变频器脉冲信号与PLC控制器之间的信号传输、数据输入/输出转换接口、微处理器系统和计算机外设接口、还特别适用于电机控制应用等领域。

尤其是能克服工控系统复杂的现场环境下的强干扰，将强电传动执行机构和远程PLC控制网络系统之间电气隔离，排除强电场、强磁场等电气干扰。

西安同步电子科技有限公司是专业从事编码器信号转换模块的生产研发高科技公司，公司拥有一套自动化生产线，数十名大学的科研人员，经过多年努力，编码器信号转换模块不断更新换代，目前完全可以与国外设备相媲美，并可以完全替代，是性价比高的转换模块。