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**值编码器的各种信号输出方式

**值编码器的各种信号输出方式

**值编码器内部由于是多码道读数,数值是以2的0次方到2的n-1次方的编码,故它的输出不同于增量的脉冲输出,以物理器件分类来看,可分为并行输出、串行同步输出、串行异步总线式输出、转换模拟量输出等。

一.并行输出:
多少位(码道)**值编码器就有多少根信号电缆,每根电缆代表一位数据,以电缆输出电平的高低代表1或0,物理器件与增量值编码器相似,有集电极开路NPN、PNP、差分驱动、推挽HTL等等,分高电平有效或低电平有效来针对PNP或NPN的物理器件格式。推挽式输出信号电压较高,电压范围宽,器件不易损坏,与PNP和NPN都兼容,并行输出的应尽量选用这种输出。
并行输出一般以格雷码的数学形式输出,所以在过去就直接被称为格雷码编码器了。
对于位数不高的**值编码器,一般就直接以此形式输出数码,可直接进入后续设备如PLC或上位机的I/O接口,有多少位就要连接多少个点,直接读取电平的高低,输出即时,连接简单。但是并行输出有如下问题:
  1。必须是格雷码,因为如是纯二进制码,在数据刷新时可能有多位变化,读数会在短时间里造成错码。
  2。占用多点接口,所有接口和电缆必须确保连接好,因为如有个别连接**点,该点电位始终是0,造成错码而无法判断。
  3。传输距离不能远,对于不同物理器件传输的距离不同,一般在10米内使用,对于复杂环境,*好有隔离。
  4。对于位数较多,要许多芯电缆,并要确保连接优良,由此带来工程难度及可靠性隐患,同样,对于编码器,要同时有许多节点输出,尤其是高位或多圈编码器,器件集中在编码器内部,增加编码器器件的故障损坏率。
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二。同步串行界面(SSI)输出:
串行输出就是数据集中在一组电缆上传输,通过约定,在时间上有先后时序的数据输出,这种约定称为通讯规约。
串行输出连接线少,传输距离远,对于编码器的保护和可靠性就大大提高了,一般高位数的**编码器和**值多圈编码器都是用串行输出的。
串行输出分同步与异步界面,同步就是发送指令与数据是同步的,这样就是指令走一对电缆,数据走一对电缆,同步工作,常常用SSI来表示。SSI的物理格式一般是5VTTL的或5V差分的,也有用推挽式的,其数学格式各家自行约定,指令一般有三部分组成,1是同步节拍,2是指令-数据输出的内容,3是数据的起始,这些往往以通讯规约集合在一起了。
SSI只是同步串行界面的简称,国际上并没有统一的标准,以德国海德汉、STEGMANN为主的**值编码器厂商使用的5V差分、中断时钟同步的SSI标准作为**值编码器SSI输出的主流,一些厂家与其相似,但仍然有细微的差别,选购使用时需了解清楚。国内厂家往往不够了解,以为SSI都是一样的,等买来连接起来才发现不对,或者在家里连接的都好的,到了现场连接就不稳定,或工作一段时间之后不稳定(由于对其细小差别的不了解,或因现场因素、或一段时间之后器件的细小变化而产生了变化)。国外厂家出于商业目的,往往要求配置其推荐的后续设备,而对于自行选定或开发的后续设备,除非有很大的量,一般是不一定支持的。国内自行开发SSI信号传感器或SSI接收设备的厂家,应对各种SSI的细微差别充分的了解,如不了解,往往会在家连的好好的,到了现场就经常不稳定,此为在SSI信号的细节上没有处理好。
 
以海德汉、STEGMANN为主流的SSI信号后续设备,西门子S7-300以上PLC都有相关的模块接口,德系的各种PLC和运动控制卡也都有匹配的接口,而法国的(如施耐德)或美国的,虽说也有这样的接口,但还是有细微差别的,一定要了解清楚,试用时,应带着较长电缆(100米)、较高时钟频率读取信号,以判断读数的稳定性。
 
 
同步串行信号的发展:SSI信号是*简单的串行信号,同时,其信号的可靠性就较低,需要在发送-接收做相应的可靠性处理,随着运动控制速度要求越来越高,或数据可靠性要求越来越高,同步串行信号增加了很多新的内容,如海德汉的EnDat,STEGMANN的hiperface,以及宝马集团的Biss,这些信号特点都是传输速度快,为避免传输速度快而产生的错码概率,而增加了循环校验码CRC,并可以读取编码器内部的工作寿命、工作温度、光学读头可靠性等信息,这类编码器目前都是连接其专用的接口,成本较高,主要在高速运动控制中使用。
 
 
 
三.异步串行信号:指令与数据分时间问和答,接口是双工的。典型的有RS485接口,只需两个线,传输距离远,数据内容即可以是编码器的位置值,也可以是根据指令要求的其他内容,如加上每个编码器不同的地址,可以多个编码器共用传输电缆和后续接收,这种形式称为现场总线型。
常用的异步串行接口有RS485(自由协议)、Profibus-DP(西门子)、Canopen、modbus、DeviceNet等,其连接的后续设备接口应选对应的物理接口,而数据形式往往会有一个文件包(软件),如Profibus-DP有一个GSD文件。
这类编码器的特点是可多点连接控制,虽然编码器的成本与SSI比略高,但连接电缆后续设备接口可以大大节省而成本较低了,但这类编码器相比较而言,其数据传输的速度就很难提高了。
 
四.4—20mA模拟信号转换输出:**值编码器内置智能化嵌入技术和模拟后端电路,将内部的数字化信号计算转换为模拟电流4—20mA或模拟电压0—5V输出。**值编码器的输出形式多样,对应的后续设备选择带来了困难,而且采集的信号还要再次解码换算,相比较而言,传统的传感器模拟信号输出更加普及使用方便,为满足不熟悉**值编码器输出信号的新手,使用直接模拟信号输出的**值编码器,也是*方便的选择。
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