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标题: 德国制造的瑞士堡盟光电旋转编码器拆解：Baumer GM401.Z28 [打印本页]

作者: 微笑的先生 时间: 2023-9-5 21:16
标题: 德国制造的瑞士堡盟光电旋转编码器拆解：Baumer GM401.Z28
光电旋转编码器广泛应用于需要准确测量旋转位置的工业和科学领域。常见于机械系统、机器人、航空航天、医疗设备和自动化控制系统中。随着工业自动化程度的提高，高精度的光电编码器的重要性也日渐凸显，不要小看这个小小的工业组件，这玩意当年也是全进口的，价格不菲。我不懂工业制造领域，因此借助搜索引擎和GPT，得到了一些科普信息：

光电旋转编码器是必要的组件，它提供了关键功能：
精确测量旋转位置：在许多工业应用中，需要高精度的旋转位置信息，以确保机械系统或设备的准确性和稳定性。
多圈测量：光电旋转编码器能够进行多圈测量，跟踪多圈旋转，这对于涉及多圈旋转的应用非常重要。
抗磁场干扰：一些工作环境中存在强磁场，传统的编码器可能受到干扰，而光电编码器具有抗磁场干扰性能，适用于这些环境。
自动化和控制系统：光电编码器可与自动化和控制系统集成，提供实时反馈，用于控制和监测运动、定位和调整。
高分辨率：具有高分辨率的能力，光电编码器可用于要求非常精细运动或位置控制的任务。
可编程性：光电编码器通常具有电子设置零点和计数方向的功能，可根据不同需求进行配置。

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今天要拆的是一个报废的德国堡盟生产的绝对值光电旋转编码器，型号为GM401，据查资料显示，这玩意经常用在风电设备上面，进口售价至少得几千，这个编码器是参加海鲜市场粉丝抽奖得到的奖品，正好之前也没有接触过，就拆了给大家看看做工如何，是否值几千的售价（二手的拆机还能卖几百块钱呢）

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堡盟Baumer是一家瑞士公司，拥有70年的历史，专注于传感器、编码器、测量仪表以及自动化图像处理组件制造，如果是相关领域的朋友，估计不陌生，其官网上也有该产品的介绍页面，同时提供了相关数据手册，大家感兴趣的可以去下载，关于该传感器的规格如下：

Encoder multiturn / SSI（多圈编码器 / SSI接口）：这是一种多圈编码器，它可以测量旋转角度，并使用SSI接口将角度信息传输给其他设备或系统。
Optical sensing method（光学传感方法）：该编码器使用光学传感方法来检测和测量旋转运动，这通常意味着它使用光束和光电元件来实现测量。
Resolution: max. singleturn 14 bit, multiturn 16 bit（分辨率：最大单圈14位，多圈16位）：编码器具有不同的分辨率，单圈最大分辨率为14位，多圈最大分辨率为16位。这表示编码器可以提供非常精确的旋转位置信息。
Synchro flange（同步法兰）：该编码器具有同步法兰，这意味着它可以轻松与其他设备或机械部件连接和同步工作。
Electronic setting of zero point（零点的电子设置）：您可以使用电子方式设置编码器的零点，这对于调整和校准非常有用。
Counting direction input（计数方向输入）：编码器可以接受计数方向输入，这意味着您可以指定编码器如何计数旋转运动，例如，顺时针或逆时针。
Available with additional incremental output（可用带有附加增量输出）：除了主要的SSI接口外，编码器还可以提供附加的增量输出，这有助于提供更多的旋转信息。
Maximum resistant against magnetic fields（最大抗磁场干扰）：这个编码器具有出色的抗磁场干扰性能，这意味着它可以在磁场强烈的环境中工作而不受影响。

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大家感兴趣可以下载手册看详细规格，我就不在这里班门弄斧了，让我们专注于要拆的主角

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标签与引脚定义

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外壳固定螺丝点胶，厚实的外壳也表明这玩意的工作环境应该比较严峻

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巨大的航空插头，用料十足

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引线接口

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螺丝带防水橡胶圈

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拆出来了，里面还有一点复杂

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电路板有两层，通过软排线连接

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上层电路上有一个巨大的电池状元件，是以色列TADIRAN公司生产的长寿高稳定性高能量密度锂电池，型号为SL-350 3.6V

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下层电路，最明显的是两个空插座，估计是适配其他型号的上电路板预留的，其次是OPA4340，根据德州仪器介绍四路、单电源、轨到轨、低功耗运算放大器，datasheet下载

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为了继续拆解，只能想办法把顶部固定的螺丝拆掉

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拆掉上面的螺丝之后，露出下层电路全貌

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拧掉固定下层电路的螺丝

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可以看到核心光电组件，光电旋转码盘

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能看到码盘有明显磨损

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磨损的痕迹，已经深入到石英/玻璃材质的码盘上面，将刻度全部磨掉了，因此才报废

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对比没有磨损的码盘

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这张图可以看到，这玩意和光电鼠标的原理有一点像，左侧元件发射光束，透过码盘的刻度，打在下层电路的光电接收元件，实现位置变化的感应

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光电码盘实牢牢固定在转子上，取不下来……拆碎了

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发射光线的红外LED

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捕捉到的红外光

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光线就透过码盘刻度，自轴心向外扩散，刻度密度有一些变化，可能是角速度相同，径速度不同导致的

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同样被磨损的光电传感器

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这张图可以看到光电传感器的全貌，是一个长条形状的，因为码盘刻度也比较宽

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磨损了肯定无法使用，所以拿来给大家拆了哈哈

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这张图可以看到绝对值编码器（左侧）和增量式编码器的码盘刻度区别

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同样的，绝对值编码器也存在单圈和多圈的区别，内部复杂程度也不同，今天给大家拆的就是单圈绝对值编码器~希望大家喜欢

作者: gwyfy 时间: 2023-9-5 21:27
这个光电编码器，做工复杂。。。。

作者: wanccx 时间: 2023-9-5 21:40
看着真高级啊

作者: 石墨 时间: 2023-9-5 21:47
楼主抽奖得个坏的？

看看这才是德国制造，应该精华

作者: qrut 时间: 2023-9-5 21:49
编码盘为什么非要搞成和光电传感器接触式的？

作者: zigzagroad 时间: 2023-9-5 22:07
按道理，用激光制造满是通孔的码盘，然后码盘两侧分别发射激光、接收激光就可以实现编码器功能，理论上可以永远不坏，除非滚珠轴承机械损坏。

作者: mynew 时间: 2023-9-5 22:15
其实还是很精密的

还有一种旋转变压器，也可以单圈定位。

作者: 42936434 时间: 2023-9-5 22:18
别说几千了，几万都值

作者: alicescope 时间: 2023-9-5 22:32
涨姿势了，图片拍的很清晰，感谢分享！

作者: klop 时间: 2023-9-5 23:20
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: 微笑的先生 时间: 2023-9-5 23:43

qrut 发表于 2023-9-5 21:49
编码盘为什么非要搞成和光电传感器接触式的？

我理解是有一定距离，本来没挨着呢，因为某种撞击导致轴歪了，编码盘和传感器碰着了……

作者: 微笑的先生 时间: 2023-9-5 23:44

klop 发表于 2023-9-5 23:20
感觉和光电鼠标原理类似？

emmm，有一丢丢类似，不过和光电鼠标的光栅滚轮类似

作者: xgb8001 时间: 2023-9-6 07:34
涨姿势了，图片拍的很清晰

作者: 沧浪氵 时间: 2023-9-6 07:42
这种编码器对精度要求一定很高，像这种达不到要求误码故障就该报废了

作者: jjm6361 时间: 2023-9-6 07:47
B值编码器。。还有A值编码器。。变桨系统用的较多。。我还有十几个呢！

作者: samhrc 时间: 2023-9-6 07:54
构造大同小异，还有一种是钢片码盘的。蚀刻出密密麻麻的小条纹空隙。

作者: acxz 时间: 2023-9-6 07:54
高级玩意！

作者: sadfun 时间: 2023-9-6 08:53
谢谢分享~，那个码盘那么细的线，那么密用什么写上去的？

作者: kkdkj 时间: 2023-9-6 09:29
牛！这么精密

作者: 可靠胡 时间: 2023-9-6 09:29
高精度机电产品

作者: 丨灬不再伤心 时间: 2023-9-6 09:50
绝对值编码器码盘坏了，就没的修，电池是保存数据的

作者: zzchao1975 时间: 2023-9-6 10:10
做工不错，完好是不是可以控制无刷电机上，不过有点大材小用了

作者: tjzbf 时间: 2023-9-6 10:26
太复杂，不明白原理

作者: 亚历山大 时间: 2023-9-6 10:31
俺估计应该没有磁鼓精密

作者: wang4332296 时间: 2023-9-6 10:38

zigzagroad 发表于 2023-9-5 22:07
按道理，用激光制造满是通孔的码盘，然后码盘两侧分别发射激光、接收激光就可以实现编码器功能，理论上 ...

想法是好的，满是孔的金属盘无法动平衡，玻璃印刷就没这问题。

作者: 阿粗 时间: 2023-9-6 10:55
这的确是专业的设备，专业的拆解

作者: 创意工坊 时间: 2023-9-6 10:56
一看就很贵，不是9.9能包邮的

作者: aygcmy 时间: 2023-9-6 11:03
这个就是精度高，非接触，定位精确，那个码盘是玻璃的，容易碎。以前好奇心害死猫我同事拆一个直流伺服电机里面就有一个，不小心把那块玻璃拆坏了，后来费了好大劲才买到配件

作者: wlhcq 时间: 2023-9-6 11:03
高级货，赏心悦目。

作者: sumandigit 时间: 2023-9-6 11:11
高精密的东西, 按道理应该不会接触磨损的, 能查到原因吗?

作者: 拆机狂人 时间: 2023-9-6 11:40
很好奇，这种结构应该接触不到才对，怎么会出现磨损的呢？

作者: 13462865227 时间: 2023-9-6 12:12
图片中的编码器，使用单圈格雷码计算，一共6位。现在机器上带的编码器，随随便便都是 18-23位。估计得用显微镜看。

作者: wangxiangtan2 时间: 2023-9-6 14:15
厉害了，涨知识了

作者: fzg001 时间: 2023-9-6 14:16

涨姿势了，图片拍的很清晰，感谢分享！

作者: justoncebuy 时间: 2023-9-6 14:23
又是一个精密的老物件

作者: tjq-2002 时间: 2023-9-6 14:31
做工不错很精致

作者: dianziguan 时间: 2023-9-6 15:02
这么精密，可以用来测角度了

作者: 孤云feng 时间: 2023-9-6 15:08
很精密啊

作者: mhwz 时间: 2023-9-6 15:21
这个真是精密仪器了

作者: wxhjsr 时间: 2023-9-6 16:34
别的不知道，我们工地上的全站仪里面有这东西，不过全站仪那玩意没人敢拆开。那码盘每一个各自对应的是二进制数，经过译码成十进制。码盘的扇区不一样对应的信息也不一样。

作者: wang2000xx 时间: 2023-9-6 16:38
其实这个单从硬件上讲并不算什么，国内随便一个厂家都可以做出来，说白了就是一个高级别、带掉电存储的计数器！其麻烦的是如何和它上一级的软件进行匹配，所用传输协议是哪一类！因此就有了一个配件敢买天价的现象。从内部还需要用到电池来存储当前位置信息来看，实际上这个只是带掉电数据存储的多圈编码器，增加电池的作用，就是为了确保编码器在断电的时候，也依然能够持续做到对圈数的累计和记录；真正的绝对值编码器是不管是有电还是掉电，转动时对应位置就已经固定（绝对值），上级软件任何时候读，所对应的位置都不会变！

作者: revery 时间: 2023-9-6 16:42

sadfun 发表于 2023-9-6 08:53
谢谢分享~，那个码盘那么细的线，那么密用什么写上去的？

八成是光蚀刻油墨，用菲林曝光后再清洗掉，和集成电路的原理差不多，精度非常高

作者: wangbeng 时间: 2023-9-6 17:04
这个编码器好高端，EC11在这个面前玩具都称不上....楼主拍得也漂亮。

作者: shaohabbit 时间: 2023-9-6 17:36
设计很巧妙，做工很精密。

作者: 黄桷垭民 时间: 2023-9-6 18:08
这个才是彰显工匠精神！！！！！！！！！！！！！！！

作者: 微笑的先生 时间: 2023-9-6 18:17

sumandigit 发表于 2023-9-6 11:11
高精密的东西, 按道理应该不会接触磨损的, 能查到原因吗?

猜测是因为撞击导致轴歪了，码盘和光电传感器接触距离变化，摩擦报废

作者: y0927 时间: 2023-9-6 20:29
这个的确很厉害了。

作者: bbsdigit 时间: 2023-9-6 20:46
应该是密封的，什么原因造成磨损

作者: josephzhao 时间: 2023-9-6 21:35
这么复杂的东西，原来想简单了

作者: newxgb 时间: 2023-9-6 23:21
楼主发帖很用心！

作者: dzztom 时间: 2023-9-7 07:57
好精密的东东！

作者: chyutong 时间: 2023-9-7 08:14
高级货，多谢分享

作者: hongo 时间: 2023-9-7 08:23

zigzagroad 发表于 2023-9-5 22:07
按道理，用激光制造满是通孔的码盘，然后码盘两侧分别发射激光、接收激光就可以实现编码器功能，理论上 ...

最小的孔的尺寸有限制，盘的厚度也限制了孔的光学分辨率

作者: hongo 时间: 2023-9-7 08:25

jjm6361 发表于 2023-9-6 07:47
B值编码器。。还有A值编码器。。变桨系统用的较多。。我还有十几个呢！

风车的变桨需要这么精密的定位吗？我觉着有10级角度就够用了吧

作者: hongo 时间: 2023-9-7 08:26

sadfun 发表于 2023-9-6 08:53
谢谢分享~，那个码盘那么细的线，那么密用什么写上去的？

照相制版做上去的，和做印刷电路板差不多。

作者: samhrc 时间: 2023-9-7 09:42

wang4332296 发表于 2023-9-6 10:38
想法是好的，满是孔的金属盘无法动平衡，玻璃印刷就没这问题。

可以的。有钢片盘的编码器。
一般用在低速有振动的场合，平衡没问题的。比如电梯之类的地方。

作者: aping365 时间: 2023-9-7 10:35
做工精致，谢谢分享。

作者: 血尤未冷 时间: 2023-9-7 12:10
很精密的仪器，学习了

作者: 茅山老妖 时间: 2023-9-7 12:12
做工真是精密呀

感觉能无损拆出来都很不简单了，

作者: lwlm324 时间: 2023-9-7 13:17
带电池的第一次见

作者: smg小沈 时间: 2023-9-7 13:35
德国佬的东西就是好啊

作者: 大大大虫子 时间: 2023-9-7 13:48
看出世界先进制造的实力

作者: 2n3055 时间: 2023-9-7 13:59
按说光电编码器的寿命应该是很长的，这个大概是安装不对或者轴向受力导致轴承损坏，然后码盘移位摩擦传感器导致的损坏

作者: alittlemoth 时间: 2023-9-7 14:33
码盘的设计才是精华，电路部分才是其次

作者: moulding5 时间: 2023-9-7 16:46
这种是传统的多码道绝对编码器，要多少位分辨率就得有多少圈刻度。现如今很多日本伺服用的高分辨率编码器采用成像方式的读数头，两圈码道就能实现20位甚至24位的分辨率

作者: moulding5 时间: 2023-9-7 16:46

lwlm324 发表于 2023-9-7 13:17
带电池的第一次见

带电池是普遍现象，用来记录圈数的

作者: 吃烧饼喝三鹿 时间: 2023-9-7 17:22
感谢楼主分享

作者: csp_csp 时间: 2023-9-7 17:43
看着红结构有点复杂

作者: gamenesea 时间: 2023-9-7 19:14
长见识了，够精密！

作者: sdfzzhumy 时间: 2023-9-8 11:19
工艺复杂，精准，可以看出德国人的严谨

作者: zxc77218 时间: 2023-9-8 13:58
精密仪器就是牛

作者: 没良心的 时间: 2023-9-8 15:55
这玩意做工真精密

作者: go2net 时间: 2023-9-8 21:42
14 位就意味着有14组光电对管，然后最外圈不算格雷码圈，就有2^14 = 16384 根细缝，咋个刻得出来啊，没有激光的年代估计是办不到的。

作者: dmhs31 时间: 2023-9-9 16:07
长见识了，谢谢楼主分享。如果不被外力破坏磨损。应该寿命很长吧？另外请教一下绝对值编码器与增量式编码器分别用于什么场景？

作者: xmwssss 时间: 2023-9-11 10:07
谢谢楼主分享，真是长见识了，够精密！

作者: yz凉风 时间: 2023-9-12 09:01
编码器用过很多（西门子、SEW、Baumer、leinelinde等等），就这玩意国内就没有做的好的替代全部要用原装进口的

作者: wh100ta 时间: 2023-9-19 09:17
用在收音机上做调谐，美得飞起：）））

作者: 飞龙舞天 时间: 2023-9-19 10:38
别吹上天了，，，，，，，，，，，但首先，不得不承认老外的做工真好。
但真正的绝对值编码器是不带电池的，只要是带电池的都是伪绝对值的。就一个电池，机械及电路结构可是天壤之别。
只想说一个字，洋货照样 ‘’坑‘’

作者: lanhu0590 时间: 2023-9-22 08:31
受教了。。不错不错。一直在用也不知道原理

作者: shx1971 时间: 2023-9-29 09:07
敢问楼主

这玩意能不能反过来用

控制步进电机驱动器来控制步进电机？

作者: go2net 时间: 2023-9-30 02:17

wh100ta 发表于 2023-9-19 09:17
用在收音机上做调谐，美得飞起：）））

那PLL的分辨率得有mHz （毫Hz）才行

作者: ga084 时间: 2023-10-1 23:10
绝对值编码器，还要有后备电池保存掉点事的位置的。

作者: windo333333 时间: 2023-10-7 07:37
第一次见到这种编码器，微距赞！

作者: canu 时间: 2023-10-7 09:59
涨姿势了，图片拍的很清晰

作者: canu 时间: 2023-10-7 10:01
涨姿势了，这玩意3202年能国产了么？

作者: jjx1188 时间: 2023-10-10 10:16
这东西设计起来不容易吧

作者: jxnclff 时间: 2023-11-4 14:12
第一次见内部构造，好精密！涨姿势了

作者: stephon1988 时间: 2024-3-2 22:34
带记忆的绝对值编码器...

作者: wq688 时间: 2024-3-3 12:14

微笑的先生发表于 2023-9-5 23:43
我理解是有一定距离，本来没挨着呢，因为某种撞击导致轴歪了，编码盘和传感器碰着了…… ...

应该是这样，说明设计还需要改进

作者: 兔族族长 时间: 2024-3-4 20:46
那个电池是干啥用的？

作者: microxp 时间: 2024-3-4 22:59
这么大一坨看起来很厉害的样子

作者: Daaa 时间: 2024-6-21 15:45
楼主厉害，拆解分析的很给力

作者: 586658 时间: 2024-6-22 14:42
看着真高级啊

作者: qhchjl1 时间: 2024-6-23 08:53
图片拍的很清晰，感谢分享！

作者: laoyue_201 时间: 2024-6-24 11:50
下次我也拆下试试

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