德国西克 SICK 编码器的工作原理

德国SICK西克编码器工作原理

把转轴的机械旋转角度、转速、圈数转换成电信号，分为增量式、绝对值（单圈 / 多圈）两大类，检测方式主流为光电式，部分经济型为磁式。

一、增量式编码器（DFS60、DBS36 等系列）

内部组成

LED 光源、旋转光栅码盘、固定遮光狭缝、光电接收管、信号调理电路板。

工作过程

1. 转轴带动码盘同步旋转，码盘上等距分布透光 / 不透光刻线；

2. LED 光线穿过码盘 + 固定狭缝，光电管接收到明暗交替光，输出正弦模拟信号；

3. 电路板把正弦波整形为**A、B 两相方波**，A/B 相位差 90°；每转输出 1 个 Z 相零位脉冲。

信号含义

A、B 相：通过 A/B 相位先后，判断正转 / 反转；PLC 统计脉冲数量得到相对位移；单位时间脉冲数计算转速；可 4 倍频提升分辨率。

Z 相：每转 1 次参考零点，用于回零定位。

德国SICK西克编码器特点：只输出相对位移脉冲；断电位置丢失，上电需要回零；参数指标 PPR 每转脉冲数。

二、绝对值编码器（AFS60、ATM60、ANS58 系列）

每一个角度对应一组编码（格雷码），上电直接读出当前角度，不需要回零，分单圈、多圈两种。

单圈绝对值编码器

码盘有多道同心码道，每一道码道代表二进制 1 位；光源照射码盘，多组光敏元件同时读取全部码道明暗状态，直接输出当前 0‑360° 的绝对角度值。

指标：bit 位数，如 18bit 代表一圈 262144 个独立位置。 输出接口：SSI、BiSS‑C、CANopen、Profinet、EtherCAT 等数字总线。

SICK西克编码器多圈绝对值编码器（SICK 主流为机械齿轮多圈，无电池）

1. 单圈部分：光电码盘读取本圈内角度；

2. 多圈计数：主轴带动一组精密减速齿轮组，各级齿轮各自带编码扫描单元，像机械钟表记录一共旋转多少圈；断电依然保留圈数信息，不需要电池，免维护。

注意：少数厂家用电池记忆圈数，SICK 工业主流是机械齿轮多圈方案。

三、磁式编码器（SICK 部分经济型）

不用玻璃码盘；转轴带充磁磁鼓，磁阻传感器检测磁场变化，把磁场变化转为电信号。

优点：抗灰尘、振动，耐恶劣环境；缺点同等条件下分辨率略低于光电式。

四、SICK西克编码器关键补充

1. 光电码盘材质：玻璃码盘精度高热稳定性好；金属码盘抗冲击；塑料经济型，精度温度性能一般。

2. 格雷码编码：绝对值编码器使用格雷码，保证角度切换时只改变 1 位编码，避免二进制跳变产生错误位置读数。

3. 机械多圈：SICK 多圈编码器依靠齿轮传动计数，不是电池，适合伺服、起重、物流自动化长时间运行场景