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編碼器采用光電轉換原理，通過光柵盤（碼盤）與光電檢測裝置的協同作用，將機械軸的旋轉運動轉換為電信號。具體流程如下：

碼盤結構

增量式編碼器：碼盤表面刻有等間距的同心環狀透光刻線（光柵），每轉一圈產生固定數量的脈沖信號。

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：結合增量式與絕對式設計，單圈分辨率達4096脈沖/轉（16位），多圈計數范圍達4096圈，總分辨率高達16,777,216脈沖。

光電檢測過程

光源：LED發出恒定波長的光（通常為紅外光）。

光信號調制：碼盤旋轉時，透光與不透光區域交替遮擋光線，形成明暗變化的圖案。

光電轉換：光敏二極管等探測器將光信號轉換為電平信號（高電平為透光，低電平為遮擋）。

信號處理：模擬信號經放大、整形后，轉換為數字電平信號輸出。

輸出信號

增量式輸出：

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

Z相脈沖：每轉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字編碼（如SSI、BiSS、PROFIBUS），無需尋零即可獲取絕對位置。

二、多圈計數實現

該編碼器支持多圈計數功能，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：采用多級齒輪減速（如10:1、16:1），將主軸旋轉分解為多級齒輪的轉動。

編碼盤記錄：每級齒輪附有獨立編碼盤，記錄圈數信息。

數據合成：通過公式（如 N 

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

示例：三級齒輪減速（16×16×16）可實現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上，增加存儲芯片記錄圈數數據。

斷電維持：通過電池供電維持數據，重新上電后讀取存儲數據計算總圈數。

優勢：無需機械傳動，體積更小，但依賴電池續航。

三、技術特性

精度與分辨率

單圈分辨率：4096脈沖/轉（16位）。

多圈計數：4096圈，總分辨率達16,777,216脈沖。

倍頻技術：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）。

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。

環境適應性

防護等級：IP67，防塵防水，適用于惡劣工業環境。

溫度范圍：-40°C至+85°C，適應溫度。

抗干擾：10V/m強磁場下信號完整度＞99.99%。

四、應用場景

工業自動化

數控機床：刀具位置閉環控制，實現高精度加工。

包裝機械：物料精準輸送與定位，提升生產效率。

機器人：關節角度反饋，確保精確運動控制。

重工業

冶金設備：熱軋/冷軋過程中的厚度精度管理。

起重機：吊臂角度監測，保障作業安全。

港口機械：集裝箱定位與搬運控制。

能源系統

風力發電機：偏航角度校準，確保穩定發電。

測試與測量：天線定位、測速反饋、模擬器運動控制。