2016年05月30日 15:42上海永薇機電設備有限公司點擊量：636
亨士樂hengstler編碼器種類繁多的選擇
1.應用考慮要素
當今世界自動化技術日新月異。為選擇合適的編碼器，設計工程師必須考慮大量影響因
素。增量式還是式輸出、分辨率，當然還有外形，這三個關鍵參數是幾乎所有工程師
*zui重要的設計因素。但是，在許多應用中選擇合適的輸出芯片或“驅動”也同等重要。
在特定應用中使用不合理的編碼器輸出，zui輕也會導致機器性能不可靠，造成諸如誤操
作、產量減少或生產效率降低等后果。
目前市場上的許多編碼器都是高度可配置的，所以僅按廠家挑選產品似乎還不能解決問
題。分辨率、軸尺寸、密封選項和連接器版本所有這些，設計工程師們都要謹慎選擇。輸
出類型也同樣很重要。本文將重點介紹一些典型應用和常用的輸出類型。
噪聲和電纜長度是選擇合適編碼器時兩個zui重要的應用考慮要素，很多情況下兩者息息相
關。電纜本身就是接收噪聲的“天線”，電纜越長，天線越大，噪聲自然就越高。這種情
況下，使用何種電纜對于系統能否正常運行至關重要。帶屏蔽層的雙絞線是zui低要求，zui
好能使用低電容型電纜。質量好的電纜往往具有較低的單位電容額定值，有助于確保編碼
器發出的方波脈沖的波形在被控制器接收時不會變成“鋸齒狀”。另一個考慮要素是電流
損耗。在電池供電應用中電池續航能力是關鍵指標，所以大電流線路驅動器往往很快就會
成為了一種負擔。但是許多電池供電系統都是為移動應用而設計，所以許多情況下電纜長
度都以英寸計算而非英尺，此時也許用不到大電流線路驅動器。當然，如果控制器不能接
收所選的編碼器輸出，那么所有這些考慮要素都是空談。如果電機驅動器帶有差分線路接
收器，那么即使電纜只有數英尺長，選擇集電極開路輸出的編碼器就沒有意義了。
2.集電極開路
對于增量式編碼器，zui常見和zui簡單的輸出方式就是集電極開路輸出（見圖1）。就像它
名字一樣，輸出三極管的集電極（編碼器內部）是懸空的，所以必須使用一個上拉電阻使
信號與電源之間電壓相同。然后有源輸出將信號下拉以得到開、關脈沖，形成我們熟悉的
方波。許多廠家都允許客戶使用其自備的上拉電阻，或者將其安裝于編碼器內部。集電極
開路的主要優點是結構簡單，也因此成本較低。集電極開路輸出只有漏電流形式（從負載
得到電流），因此適用于電纜較短的應用，一般長度小于30英尺。由于集電極開路輸出無
法提供或產生“推挽式”電流，它不適合用于長電纜或高噪聲環境中。因此，集電極開路
輸出不適合用于差分或補充編碼器信號（A、非A、B、非B）。但是，對于電纜長度較短
且環境噪聲較低的應用，集電極開路輸出大概是的選擇。
3.線路驅動器
7272
4469
就像它名字一樣，這種輸出芯片能夠向線路提供或“驅動”電流。和集電極開路輸出不
同，線路驅動器芯片能夠主動將輸出信號推高或拉低，因此具有漏電流和源電流兩種工作
方式（見圖2）。線路驅動器的主要優點是它能夠向電纜推送更高的電流，因此可用于長
電纜線路。盡管線路驅動器可單個使用（如作為推挽式輸出），但它zui常見的用法還是作
為補充或差分信號。對于長電纜線路或高噪聲環境中的應用，將差分信號與屏蔽雙絞線配
合使用是。
zui為熟知的線路驅動芯片大概就是7272了。許多的編碼器都是使用這種芯片且具有
很多優點；7272實現了過流能力、可用電壓范圍和芯片成本之間的良好平衡。7272典型
的電流輸出能力在40-50mA范圍內，適合用于長度范圍為50-75英尺的電纜線路。此外，
7272芯片一般都帶有“鏡像電壓”輸出；換句話說，向編碼器輸入什么電壓，它就會輸
出同樣的電壓（會略有降低，用于補償編碼器供電）。7272另一個顯著特點是溫度保護
功能。當7272在極限條件下運行（高負載、電壓上限、高頻率）變得溫度過高時，它會
進入保護模式，啟動“退出”或停止輸出。待其冷卻，該芯片將會重啟并重新開始運行，
這點類似溫度開關。但是太多的重啟會導致閾值或啟動點降低，隨著時間推移zui終會使編
碼器變得不再可靠。簡言之，如果該工況總是引起這類跳閘，應該選擇其它型號的線路驅
動器。
4469是另一個非常出色的線路驅動器選擇。與7272不同，4469具有高得多的電流驅動能
力，通常在100mA范圍（根據制造商有所不同）。在長電纜線路中這是一個明顯優勢，電
纜長度通常可達100-300英尺。但是這種較高的過流能力伴隨著一個缺點，4469會消耗大
量的電能，因此伴隨高電流電壓范圍會受到影響。一個典型的鏡像電壓輸出于
15VDC，如果采用電壓調節電路，輸入電壓提高至24伏時依然可以得到5VDC的信號輸
出。成本方面，4469與7272接近。此外，4469不具備自動保護功能 – 它可任意使用而不
會跳閘，但這顯然會對產品使用壽命帶來不利影響。
ic-DL
ic-DL芯片是編碼器輸出的選擇，同時具備上述兩種芯片的優點 – 寬電壓范圍和高過
流能力。ic-DL芯片可以使用真正意義上的“電壓”- 其適用電壓范圍可達5-30VDC，
但價格也不菲 – 這種芯片的售價一般可達7272或4469的5倍。ic-DL另一個*特性是自
適應電路。這種線路驅動器能調整自身的輸出阻抗以匹配負載要求和所使用的電纜種類。
該特性保證了控制器將會得到干凈利落的信號，而不必考慮線纜種類、現場和控制裝置。
和7272一樣，ic-DL同樣具有過溫保護功能
典型的集電極開路輸出
典型的線路驅動器輸出
結束語
總的來說，我們應該根據手頭的應用選擇合適的輸出。盡管成本因素很重要，使用時可靠
的性能才是設計成功的首要條件。如果將一個沒有一點問題的應用和一個問題重重的應用
相比較，輸出種類之間的成本差別就顯得微不足道了。同樣，我們也應忽略輸出與控制電
路的兼容性 – 如果控制電路與編碼器無法“握手”，那么這個編碼器首先就被排除了。讀
者對于如何選擇編碼器輸出仍然持有疑問，強烈推薦他們與一家編碼器廠商以獲
取指導。
編碼器 可選上拉電阻
信號
跳變 高狀態
低狀態
編碼器軸旋轉
控制器輸入
&條件電路
zui大30mA
同樣用于 屏蔽
輸出 推薦輸入電路
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