編碼器及其工作原理
編碼器是將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。
編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào),再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖,用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼,因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān),而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。
一、主要分類
編碼器可按以下方式來(lái)分類。
1、按碼盤的刻孔方式不同分類
(1)增量型:就是每轉(zhuǎn)過(guò)單位的角度就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)(也有發(fā)正余弦信號(hào),
然后對(duì)其進(jìn)行細(xì)分,斬波出頻率更高的脈沖),通常為A相、B相、Z相輸出,A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出,根據(jù)延遲關(guān)系可以區(qū)別正反轉(zhuǎn),而且通過(guò)取A相、B相的上升和下降沿可以進(jìn)行2或4倍頻;Z相為單圈脈沖,即每圈發(fā)出一個(gè)脈沖。
(2)絕對(duì)值型:就是對(duì)應(yīng)一圈,每個(gè)基準(zhǔn)的角度發(fā)出一個(gè)唯一與該角度對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的數(shù)值,通過(guò)外部記圈器件可以進(jìn)行多個(gè)位置的記錄和測(cè)量。
2、按信號(hào)的輸出類型分為:電壓輸出、集電極開路輸出、推拉互補(bǔ)輸出和長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)輸出。
3、以編碼器機(jī)械安裝形式分類
(1)有軸型:有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。
(2)軸套型:軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。
4、以編碼器工作原理可分為:光電式、磁電式和觸點(diǎn)電刷式。
二、安裝使用
絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝使用:
絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝有高速端安裝、低速端安裝、輔助機(jī)械裝置安裝等多種形式。
高速端安裝:安裝于動(dòng)力馬達(dá)轉(zhuǎn)軸端(或齒輪連接),此方法優(yōu)點(diǎn)是分辨率高,可充分用足量程而提高分辨率,缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)物體通過(guò)減速齒輪后,來(lái)回程有齒輪間隙誤差,一般用于單向高精度控制定位。另外編碼器直接安裝于高速端,馬達(dá)抖動(dòng)須較小,不然易損壞編碼器。
低速端安裝:安裝于減速齒輪后,如卷?yè)P(yáng)鋼絲繩卷筒的軸端或最后一節(jié)減速齒輪軸端,此方法已無(wú)齒輪來(lái)回程間隙,測(cè)量較直接,精度較高,此方法一般測(cè)量長(zhǎng)距離定位,例如各種提升設(shè)備,送料小車定位等。
輔助機(jī)械安裝:
常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶、摩擦轉(zhuǎn)輪、收繩機(jī)械等。
接線方法
旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置,它將被測(cè)的角位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)(高速脈沖信號(hào))。
編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分,有增量型編碼器,絕對(duì)型編碼器。
我們通常用的是增量型編碼器,可將旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖信號(hào)直接輸入給PLC,利用PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)其脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),以獲得測(cè)量結(jié)果。
三、工作原理
由一個(gè)中心有軸的光電碼盤,其上有環(huán)形通、暗的刻線,
有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差(相對(duì)于一個(gè)周波為360度),將C、D信號(hào)反向,疊加在A、B兩相上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào);另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。
由于A、B兩相相差90度,可通過(guò)比較A相在前還是B相在前,以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),通過(guò)零位脈沖,可獲得編碼器的零位參考位。
分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率,也稱解析分度、或直接稱多少線,一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。
四、主要作用
它是一種將旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字脈沖信號(hào)的旋轉(zhuǎn)式傳感器,
這些脈沖能用來(lái)控制角位移,如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結(jié)合在一起,也可用于測(cè)量直線位移。
編碼器產(chǎn)生電信號(hào)后由數(shù)控制置CNC、可編程邏輯控制器PLC、控制系統(tǒng)等來(lái)處理。接收器的工作是感受光盤轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的光變化,然后將光變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電變化。一般地,旋轉(zhuǎn)編碼器也能得到一個(gè)速度信號(hào),這個(gè)信號(hào)要反饋給變頻器,從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出數(shù)據(jù)。
增量型與絕對(duì)型最大的區(qū)別:在增量編碼器的情況下,位置是從零位標(biāo)記開始計(jì)算的脈沖數(shù)量確定的,而絕對(duì)型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。在一圈里,每個(gè)位置的輸出代碼的讀數(shù)是唯一的;因此,當(dāng)電源斷開時(shí),絕對(duì)型編碼器并不與實(shí)際的位置分離。如果電源再次接通,那么位置讀數(shù)仍是當(dāng)前的,有效的;不像增量編碼器那樣,必須去尋找零位標(biāo)記。
旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖,通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置,當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí),依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。這樣,當(dāng)停電后,編碼器不能有任何的移動(dòng),當(dāng)來(lái)電工作時(shí),編碼器輸出脈沖過(guò)程中,也不能有干擾而丟失脈沖,不然,計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移,而且這種偏移的量是無(wú)從知道的,只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。解決的方法是增加參考點(diǎn),編碼器每經(jīng)過(guò)參考點(diǎn),將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前,是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此,在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn),開機(jī)找零等方法。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。
絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性,它無(wú)需記憶,無(wú)需找參考點(diǎn),而且不用一直計(jì)數(shù),什么時(shí)候需要知道位置,什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
五、選型注意
應(yīng)注意三方面的參數(shù):
1、械安裝尺寸:包括定位止口,軸徑,安裝孔位;電纜出線方式;安裝空間體積;工作環(huán)境防護(hù)等級(jí)是否滿足要求。
2、分辨率:即編碼器工作時(shí)每圈輸出的脈沖數(shù),是否滿足設(shè)計(jì)使用精度要求。
3、電氣接口:編碼器輸出方式常見有推拉輸出(F型HTL格式),電壓輸出(E),集電極開路(C,常見C為NPN型管輸出,C2為PNP型管輸出),長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器輸出。其輸出方式應(yīng)和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。
相關(guān)資訊
- 力久電機(jī)入圍“山東民營(yíng)企業(yè)創(chuàng)新100強(qiáng)”榜單
- 力久電機(jī)始終如一為節(jié)能環(huán)保貢獻(xiàn)自己的力量
- 力久電機(jī)持續(xù)推行智能化、自動(dòng)化助力高效節(jié)能電機(jī)智造
- 高效節(jié)能電機(jī)的長(zhǎng)久生存之道
- 力久電機(jī)加快產(chǎn)品創(chuàng)新升級(jí)積極推動(dòng)高效節(jié)能電機(jī)更新?lián)Q代
- 以客為尊的山東力久電機(jī)
- 力久電機(jī)數(shù)字化營(yíng)銷助力多渠道銷售
- 力久電機(jī)員工踴躍參加2022年度技術(shù)比武活動(dòng)
- 力久電機(jī)多舉措抓安全生產(chǎn)
- NEMA電機(jī)繞組自動(dòng)嵌線