万用表可以说是电工工具包中最重要的工具，也是故障诊断和排除初期阶段最常用的工具。识别传送系统中旋转编码器故障时，万用表有助于检测一系列问题，然后再转而使用更专业的设备。

在本文中，我们讨论如何利用万用表诊断和排除旋转编码器故障，并进行分步说明。

了解旋转编码器

旋转编码器将旋转轴的位置转换为数字信号。在传送系统中，旋转编码器监测和控制传送带行进并提供反馈。这使得可以对系统上的其他操作进行精确定时，例如切割精确长度的包装胶带，移除不符合重量指标的产品，或者将产品从一条装配线移动到另一条装配线。

如果没有旋转编码器提供的精确信息，许多传送系统将无法充分发挥作用。如果编码器无法稳定地移动传送系统，或无法向其他系统提供准确信息，生产就会停止。修复问题对于使系统恢复运行至关重要。

利用数字万用表诊断和排除旋转编码器故障s

虽然问题可能出在旋转编码器内部，但首先要进行外观检查，查看是否存在明显的电线损坏或连接松动迹象。如果不能解决问题，则可按照下述方法利用数字万用表来帮助识别问题。

1. 安全注意事项

• 进行任何电气测量之前，请确保遵循以下安全注意事项：
• 穿戴个人防护装备(PPE)：始终穿戴绝缘手套、护目镜及其他必需的个人防护装备，以防止触电和电弧。参考美国消防协会(NFPA) 70E标准，确保您穿戴适合测试环境的个人防护装备(PPE)。
• 检查万用表的额定值确保数字万用表的额定值与电路的电压和电流水平相匹配。其安全等级还应符合环境要求(例如，适用于工业应用的CAT III或CAT IV)。
• 检查表笔：确保表笔状况良好，无裸露电线或损坏迹象。表笔的额定值也应与工作电压水平相匹配。
• 检查表笔的电阻：将表笔插入至电压/欧姆(VΩ)和COM输入。将仪表设置为测量电阻(Ω)，将探针接触在一起。如果表笔完好，测量值应为0.1至0.3 Ω。

2. 测量电压

• 选择正确的测量模式：将万用表设置为直流电压模式(带有短虚线和短实线的V，即V⎓)。
• 选择电压量程：如果万用表无自动量程功能，请将其量程设置为高于预期电压。如果不确定预期电压是多少，将万用表设置为最高量程。
• 连接表笔：将黑色探头插入至COM端口，将红色探头插入至VΩ端口。
• 连接探头：将黑色探头接地。将红色探头连接至信号输出(A、B和Z或Index通道，如果可用)。
• 读取结果： 测量平均电压。然后，使用最小/最大峰值功能(Peak Min/Max)检查峰值电压。

图 1.数字万用表显示旋转编码器的平均(2.477 V)和峰值(4.869 V)电压。上述读数在正常范围内。

• 重复测量：对其他通道重复以上测量，直到每个通道都有读数。
• 解读结果： 如果读数高于或低于预期(如制造商编码器数据资料中的规定数值)，则说明可能存在问题。可能是电气、机械，甚至是环境问题。以下是一些示例：

1. 电源问题 —电源电压过高或过低，都会影响编码器的输出信号。
2. 信号接线或连接问题 —接线错误或松动，接触不良或接线不正确可能导致编码器输出通道上的电压读数不正确。
3. 电气噪声或干扰 —附近设备发出的电气噪声或接地不当会造成干扰，从而导致电压读数不正确。
4. 编码器信号负载或阻抗不匹配 —如果编码器连接的电路阻抗不匹配或负载过大，则会影响信号电压水平。

3. 测量频率

使用与上文所述相同的方法，测量旋转编码器的频率(Hz)：

• 选择万用表上的“Hz”功能。
• 确保红色探头插入至Hz或VΩ端口，具体取决于万用表型号。
• 将黑色探头接地，红色探头连接至通道A输出线。
• 测试通道A的频率。
• 重复测试通道B和通道Z，如果可用。
• 解读结果：通道A的频率应与编码器指标相匹配。通道B的频率应与通道A的频率相同。如果存在通道Z，其频率应对应旋转编码器的1个脉冲/转。
• 如果产生的频率超出预期参数，则表示可能存在其他问题：

1. 机械问题 —打滑、磨损或安装不当可能导致转速不正确或不规则的脉冲。
2. 电气噪声或干扰 —附近设备发出的噪声或接地不正确会影响信号质量并导致频率读数错误。
3. 接线问题 — 连接不良、电线断裂或接线错误可能导致信号丢失或不正确的脉冲。
4. 编码器故障—内部编码器故障，如部件磨损或传感器故障，可能导致错误的频率输出。

4. 测量占空比

使用与上文所述相同的方法，测量旋转编码器的占空比(%)：

• 选择万用表上的占空比功能(%)。
• 确保将红色探头插入至VΩ端口，将黑色探头插入至COM端口。
• 将黑色探头接地，红色探头连接至通道A输出线。
• 测试通道A的占空比。
• 重复测试通道B和通道Z，如果有。
• 解读结果：通道A和B显示的结果应接近50%。通道Z，如果可用，将显示更低的占空比，因为其每转只有1次脉冲。
• 如果产生的占空比超出预期参数，则可能表明存在其他问题：

1. 编码器失中或机械问题 —失中会导致不规则脉冲，导致占空比过高或过低，取决于传感器如何解读码盘运动。
2. 电气噪声或干扰 —噪声会导致虚假脉冲或改变脉冲高、低状态的持续时间，导致占空比偏离标准值。
3. 信号衰减或信号弱 —衰减的信号可能无法在高、低状态之间明确切换，导致占空比不一致或超出预期参数。
4. 编码器组件故障或磨损 —磨损或脏污的编码器码盘可能无法正常中断光学编码器的光路，导致信号时序错误和占空比异常。

图 2. 图2.数字万用表显示旋转编码器频率(52.5 Hz)和占空比(50%)

在上文示例中，数字万用表显示的结果在正常范围内。

数字万用表在旋转编码器故障诊断和排除中的局限性

旋转编码器可能出现万用表根本检测不到的问题。例如，通道A和通道B可能不同步。虽然每路通道自己都可能正确工作，但万用表无法判断彼此之间的相位是否正确。

因为使用万用表所能进行的测量都无法显示出问题，因此是时候考虑使用能够提供更多信息的工具了，比如手持式示波器。

总结

数字万用表有助于识别旋转编码器可能存在的问题。然而，还需要手持式示波器进行更深入的分析。示波器可显示波形图片，有助于识别诸如噪声、时序问题或波形的其他问题。利用上述信息，可以更好地识别旋转编码器问题的根源。