SEW编码器ES2C 185867X

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德国SEW传动设备公司日前宣布推出面向高性能伺服电机反馈应用的高分辨率绝对式光电SEW编码器。该新款超高精度绝对式SEW编码器提供一流的精度，可获得平稳的电机驱动性能。该器件采模块化封装供应，适合多种不同安装需求的空间受限应用，简化设计并缩短装配时间。

单转SEW编码器的分辨率高达17位，可在360度整周范围内进行精确的角度测量。该器件的模块化设计中蕴含了一个读头模块和一个高精度码盘。不同于传统的编码器，SEW编码器的模块化封装使其能够直接集成到电机中，既节省了系统成本又改善了整体性能。利用内部和外部差分信号路径，此类绝对式光电SEW编码器体现出卓越的消噪功能，在工业环境中实现了强大的抗噪性，令其成为伺服电机、工业及船用阀门控制应用、高精度测试与测量设备、工厂自动化设备等领域的理想选择。

　　鉴于2通道真正差分正弦/余弦输出模式和增量式A/B模拟输出，每转可得到2048个计数，这些SEW编码器提供高精度的定位功能。该多种输出格式提供了支持绝对与增量位置信息的灵活性。此外，该SEW编码器采用了光电检测器，以便进行径向和倾斜补偿。

　　SEW编码器的其他特点

　　? 片上插补和代码校正，可补偿安装容差

　　? 可为向上/向下位置计数器选择方向

　　? 跟踪监测LED灯水平位的内置监控器

　　? 提供LED劣化错误输出

　　? -40至115°C工作温度范围

德国SEW传动设备公司日前宣布推出市场上分辨率高的霍尔效应磁性SEW编码器。新款SEW编码器具有强大的性能，可为严苛的工业应用运行环境提供高级定位信息，如非接触式旋转位置检测、机器人技术、电机反馈和阀门控制以及医疗应用。

　　磁性SEW编码器的分辨率高达16位，可在360度整周范围内进行精确的角度测量。将磁技术运用于运动控制和遥感活动中可实现免受机械磨损的非接触式操作。该SEW编码器是一个系统级芯片，在单个器件中整合了集成式霍尔元件、模拟前端及数字信号处理功能。凭借这种高集成度，SEW编码器具有可定制编码器设置的内置可编程能力，为客户大大节省了SEW编码器库存。

德国SEW传动设备公司日前宣布推出市场上小的三通道反射SEW编码器。新SEW编码器备有可进行高分辨率测量的内置插值器，广泛适用于各类应用，包括闭环步进电机、微型电机、打印机、复印机、读卡机、胰岛素泵以及其它类型的工业、消费类和医疗设备。

　　一个标准的反射SEW编码器模块包括两个用于方向感应的数字输出通道，并要求另一个模块一同工作用于索引目的。由于移动反馈应用需要高分辨率的测量，因此需要一个外部的插值设备。Avago AEDR-850反射SEW编码器包含一个LED光源、光电检测和插值电路以及三个通道，集体封装于一个3.95mm x 3.40mm的封装中。该模块拥有每英寸304像素(每毫米12像素)的高分辨率编码，并且具有紧凑、高度集成的特定，可实现更高水平的微型化，适合特别注重尺寸和空间的各种用途。

德国SEW传动设备公司推出业内低功耗且尺寸小的用于非接触位置检测的10位磁旋转SEW编码器IC AS5050。AS5050具有自动关断及唤醒模式，适用于机器人等低功耗应用，也适用于伺服电机控制，还可作为低成本电池供电设备的输入设备。

　　AS5050为单芯片器件，集成了4个霍尔传感器、1个10位角度SEW编码器、1个智能电源管理控制器和1个易于使用的3或4线SPI通信接口。AS5050低功耗SEW编码器采用4x4 mm QFN-16封装，在业内同类产品中尺寸小。其电流消耗视乎读取速率，可降低至μA级。例如，在10次测量/秒时电流消耗为50μA，为业内低。

　　上述芯片上仅有少量被动元件和一个旋转磁铁，即可组装一个非接触式位置测量SEW编码器系统。AS5050磁旋转SEW编码器可在片上执行全部角度计算，具有片上自动唤醒及关断功能，只有当主控制器需要进行新的测量时才会消耗电流。当测量完成后，AS5050会自动进入关断模式。

　　SEW编码器产品市场经理Andreas Pfingstl表示：“SEW的自动关断及唤醒模式使之成为业内功耗低的10位磁旋转SEW编码器，延长了电池供电设备的充电间隔时间。它同时还可为普通微控制器提供业内标准接口的简单连接。”

　　AS5050磁编码器IC工作电压为3.3V，工作环境温度范围为-40 to +85°C。

SEW编码器工作原理

　　绝对脉冲SEW编码器:APC

　　增量脉冲SEW编码器:SPC

　　两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件.

　　旋转SEW编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转SEW编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转SEW编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。

　　增量型SEW编码器与绝对型SEW编码器的区分

　　SEW编码器如以信号原理来分，有增量型SEW编码器,绝对型SEW编码器。

工作原理:

　　由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

　　由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别SEW编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得SEW编码器的零位参考位。

　　SEW编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。

　　分辨率—SEW编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。

　　信号输出:

　　信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，SEW编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。

　　信号连接—SEW编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。

　　如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。

　　A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。

　　A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。

　　A、A-，B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为0，衰减小，抗干扰佳，可传输较远的距离。

　　对于TTL的带有对称负信号输出的SEW编码器，信号传输距离可达150米。

　　对于HTL的带有对称负信号输出的SEW编码器，信号传输距离可达300米。

光电SEW编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用多的传感器。一般的光电SEW编码器主要由光栅盘和光电检测装置组成。在伺服系统中，由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转．经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理如图所示。通过计算每秒光电SEW编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的2个通道的光码输出，根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。根据检测原理，SEW编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式3种。

1.1增量式SEW编码器

增量式SEW编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90海佣煞奖愕嘏卸铣鲂较颍鳽相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

1.2绝对式SEW编码器

绝对SEW编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种SEW编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N位二进制分辨率的SEW编码器，其码盘必须有N条码道。目前国内已有16位的绝对SEW编码器产品。

绝对式SEW编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。绝对式SEW编码器与增量式SEW编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对SEW编码器可有若干编码，根据读出码盘上的SEW编码，检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是：

1.2.1可以直接读出角度坐标的绝对值；

1.2.2没有累积误差；

1.2.3电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。

压缩SEW编码器是将模拟电视视音频信号进行MPEG - 2压缩编码输出实时TS流的前端设备,适用于数字电视的传输或前端信源编码以及会议电视、远程教育等各种应用, 一台高级的SEW编码器不仅具有DVB接口, 还应当设有电信接口, 以使该设备能方便地在HFC 网络、微波MMDS 或8GHZ 系统、SDH 或PDH 等网络中应用。

MPEG- 2视频编码系统及关键技术

　　MPEG - 2 图像压缩的原理是利用图像中的两种特性: 空间相关性和时间相关性。一帧图像内的任何一个场景都是由若干像素点构成的, 因此一个像素通常与它周围的某些像素在亮度和色度上存在一定的关系, 这种关系叫作空间相关性; 一个节目中的一个情节常常由若干帧连续图像组成的图像序列构成, 一个图像序列中前后帧图像间也存在一定的关系, 这种关系叫作时间相关性。这两种相关性使得图像中存在大量的冗余信息, 如果我们能将这些冗余信息去除, 只保留少量非相关信息进行传输, 就可以大大节省传输频带,而接收机利用这些非相关信息, 按照一定的解码算法,就可以在保证一定的图像质量的前提下恢复原始图像, 一个好的压缩编码方案就是能够大限度地去除图像中的冗余信息。

　　MPEG - 2 中的编码图像分为3 类, 分别称为I帧、P帧和B帧。

　　I帧图像采用帧内编码方式, 即只利用单帧图像内的空间相关性, 而没有利用时间相关性。I帧主要用于接收机的初始化和信道的获取以及节目的切换和插入, I帧图像的压缩倍数相对较低, I帧图像周期性出现在图像序列中, 出现频率可由编码器选择。

　　P帧和B 帧图像采用帧间编码方式, 即同时利用空间和时间上的相关性。P帧图像只采用前向时间预测, 可以提高压缩效率和图像质量。P帧图像中可以包含帧内编码的部分, 即P帧中的每一个宏块可以是前向预测, 也可以是帧内编码。B 帧图像采用双向时间预测, 可以大大提高压缩倍数。值得注意的是, 由于B 帧图像采用了未来帧作为参考, 因此MPEG- 2编码码流中图像帧的传输顺序和显示顺序是不同的。

　　MPEG - 2的编码码流分为6个层次。为更好地表示编码数据, MPEG- 2用句法规定了一个层次性结构, 它分为6层, 自上到下分别是: 图像序列层、图像组( GOP)、图像、宏块条、宏块、块。MPEG - 2标准的主要应用如下: 视音频资料的保存; 非线性编辑系统及非线性编辑网络; 微波、卫星、光缆传输; 电视节目的播出。在全数字电视技术中, 有两个很关键的编码技术即信源编码和信道编码, 它们就是采用MPEG - 2 技术, 信源编码的主要任务是解决图像信号的压缩和保存问题, 信道编码的主要任务是解决图像信号的传输问题。图像信号的数据量大, 如不进行压缩, 数字电视信号就无法实时传送, 而压缩的主要方式就是除去冗余信号。所谓冗余信号是指那些与信息无关的或对图像质量影响不大的多余部分, 这就是MPEG - 2 图像压缩的原理。

　　( 1) 空间冗余。一幅图像由数十万个像素组成,相邻两个甚至几个像素之间有很大的相似性(或称相关性), 在传送时会出现连续传送许多相同数据的情况, 称之为空间冗余, 利用某种编码方法(如正交变换编码) , 去掉空间上的冗余信息, 减少传输和记录码率。

　　( 2) 时间冗余。电视图像也有很强的时间相关性, 对于25帧/ s的图像来说, 通常情况下前一帧图像和后一帧图像的差别很小, 大部分画面内容相同, 这表明相邻两幅图像的相关性非常大, 而图像之间相隔较远时, 其图像的相关性才逐步减小, 而且这种相关性很强的图像变化时一般都是有规律的, 也就是说每一幅图像的变化是可预测的。利用图像的时间冗余特性,把图像信号在时间上的冗余信息去掉, 也可以减小传输和记录码率。

　　( 3) 统计冗余。图像和声音信号数字化后遵循一定的统计规律, 如在图像预测编码系统下, 当前像素信号的预测值是由前几个相邻像素值或该像素在前一段上的时间值预测出来的。根据图像的空间相关性和时间相关性可知预测误差小的信号出现的概率大, 相反则出现概率小。采用统计编码的方法, 对出现概率大的小误差信号值用短码, 而对出现概率小的大误差信号值用长码, 这样就去掉了信号在统计上的冗余信息。

　　( 4) 知觉冗余。人的视听器官都具有某些不敏感性。知觉冗余是指处于人们视觉和听觉分辨力不敏感或达不到的视音频信号, 对这些无关紧要的信息给与较大的失真处理, 人们并不会明显地感到图像和声音质量的降低, 甚至毫无觉察。因此在编码时可以分长码和短码来对不同的内容进行编码, 这叫作有所为和有所不为, 从而达到减小码率的目的。

目前，SEW编码器在对机械设备的电气改造过程中普遍采用可编程序控制器作为控制装置。众所周知，采用可编程序控制器进行控制可以大大提高系统的可靠性和可维护性。同时，由于可编程序控制器的强大功能，可

实现许多继电控制无法实现的功能，并且使设计更加轻松。如果机械设备对位移有显示要求时，一般的做法是安装数显装置，这样做少则需几万元，多则需十几万元。实际上，只要在电机或液压马达的轴上装上一台旋转SEW编码器，并给可编程序控制器配上一台可编程终端，总投资不过几千元，即可进行位移的测量。

采用红外传感器来测量速度，但是它受环境的干扰很大，且响应频率很小，还达不到1K Hz，为了提高速度测量精度和响应频率，减小环境的干扰，决定采用了旋转SEW编码器，我们成功地开发了单片机与旋转SEW编码器的简硬件接口。

旋转SEW编码器应用注意事项

一. ※增量SEW旋转编码器选型应注意三方面的参数：

1．械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积；工作环境防护等级是否满足要求。

2．分辨率，即SEW编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求。

3．电气接口，SEW编码器输出方式常见有推拉输出（F型HTL格式），电压输出（E），集电极开路（C，常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出。其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。

光电SEW编码器具有无接触、高转速、高分辨率、高可靠性等优点=在自动控制和自动检测技术领域得到越来越广泛的应用。本系统以8031单片机为核心，采用9位绝对式光电SEW编码器作传感器，组成转速及转角测试系统。能同时输出转速、转角及转动圈数的控制信号

以下为德国SEW编码器系列：

ES1T 1852485 ES2T 1854607 ES1R 1860607 ES2R 1860615 ES1S 1860496 ES2S 186050 ES1C 1858661 

ES2C 185867X EV1T 1857088 EV1R 1857118 EV1S 185707X EV1C 1855999 ES7R 13621580 EG7S 13630806

EG7C 13622072 EI7C 13619802 EG7R 13622099 ES7S 13630806 ES7C 13621572 ES16 1881361 AV1H 13635204

AV1Y 1988891 XS11